(57)【要約】【課題】圧電装置による液体検出機能に欠陥があるか否かの判定結果に応じてインクジェット記録装置を制御する方法及び装置を提供する。【解決手段】本発明は、インクジェット記録装置の内部または外部に設けられた検出部が、液体容器に設けられた少なくとも２つの圧電装置(106a,106b)の振動特性値を検出する検出ステップと、インクジェット記録装置の内部または外部に設けられた判定部が、少なくとも２つの圧電装置(106a,106b)の互いの振動特性値同士を比較して両振動特性値間の関係が所定の相対的な条件を満たしているか否かに基づいて液体容器内の液体の消費状態を判定する判定ステップと、を有する。【選択図】図３Ａ
2006218875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル開口からインク滴を吐出する記録ヘッドへ供給する液体を収容する容器本体と前記容器本体内の液体を検出する圧電装置とを有し、インクジェット記録装置に装着された液体容器の液体消費状態を検出する方法において、
前記インクジェット記録装置の内部または外部に設けられた検出部が、前記液体容器に設けられた少なくとも２つの前記圧電装置の振動特性値を検出する検出ステップと、
前記インクジェット記録装置の内部または外部に設けられた判定部が、少なくとも２つの前記圧電装置の互いの振動特性値同士を比較して両振動特性値間の関係が所定の相対的な条件を満たしているか否かに基づいて前記液体容器内の液体の消費状態を判定する判定ステップと、
を有することを特徴とする液体消費状態検出方法。
【請求項２】
前記所定の相対的な条件は、少なくとも２つの前記圧電装置の振動特性値がほぼ等しいことであることを特徴とする請求項１に記載の液体消費状態検出方法。
【請求項３】
液体を収容する容器本体と前記容器本体内の液体を検出する圧電装置とを有する液体容器を着脱できるインクジェット記録装置において、
前記液体容器から液体の供給を受けると共に、ノズル開口からインク滴を吐出する記録ヘッドと、
前記インクジェット記録装置の稼働状態を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記液体容器に設けられた少なくとも２つの前記圧電装置の振動特性値を検出する検出部と、
少なくとも２つの前記圧電装置の互いの振動特性値同士を比較して両振動特性値間の関係が所定の相対的な条件を満たしているか否かに基づいて前記液体容器内の液体の消費状態を判定する判定部と、を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記所定の相対的な条件は、少なくとも２つの前記圧電装置の振動特性値がほぼ等しいことであることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部の液体の消費状態を検出する圧電装置を有する液体容器を使用できるインクジェット記録装置、及び該液体容器の液体消費状態を検出する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、圧力発生室を加圧する圧力発生手段と、加圧されたインクをノズル開口からインク滴として吐出するノズル開口とを備えたインクジェット記録ヘッドをキャリッジに搭載する。インクジェット記録装置は、インクカートリッジのインクを、流路を介して記録ヘッドに供給しながら印刷を継続可能に構成されている。インクカートリッジは、インクが消費された時点で、ユーザが簡単に交換できるように着脱可能なインクカートリッジとして構成されている。
【０００３】
従来、インクカートリッジのインク消費の管理方法として、記録ヘッドでのインク滴の吐出数やメンテナンスにより吸引されたインク量をソフトウエアにより積算してインク消費を計算により管理する方法と、インクカートリッジに液面検出用の電極を取付けることにより、実際にインクが所定量消費された時点を管理する方法などがある。
【０００４】
ソフトウェアによりインク滴の吐出数やインク量を積算してインク消費を計算上で管理する方法は、ユーザサイドでの印刷形態等により誤差が生じたり、また同一インクカートリッジの再装着時には大きな誤差が生じる。また、使用環境により、計算上のインク消費量と実際の消費量との間に無視できない誤差が生じる。
【０００５】
電極によりインクが消費された時点を管理する方法は、インクの液面を実際に検出することができるため、インクの有無を高い信頼性で管理できる。しかしながら、インクの液面の検出をインクの導電性に頼るので、検出可能なインクの種類が限定されたり、また電極のシール構造が複雑化する。また、電極の材料として通常は導電性が良く耐腐食性も高い貴金属を使用するので、インクカートリッジの製造コストがかさむ。さらに、２本の電極を装着する必要があるため、製造工程が多くなり結果として製造コストがかさんでしまう。
【０００６】
そこで、圧電性の材料を利用した圧電装置によって、音響インピーダンスの変化を検知することによってインクの液面を検出する方法がある。圧電装置を使用してインクの液面を検出する方法では、インクの有無を高い信頼性で管理でき、電極のシール構造が複雑化することもなく、インクカートリッジの製造コストが低廉である。
【０００７】
しかし、圧電装置に欠陥がある場合には、圧電装置は正常に動作せずにインクカートリッジ内のインクの有無を誤って判断してしまう。従って、圧電装置が正常に動作するかを判断することができれば優位である。
【０００８】
また、欠陥を伴うインクカートリッジは、インクの漏れやインクの蒸発によりインクの量が減少することが生じる。従って、インクカートリッジの欠陥などによってインクが所定の量だけ入っていないことを圧電装置により検出できることが望まれる。
【０００９】
また、インクカートリッジの製造時においてもインクカートリッジ内にインクが所定の量入っていることを確認できれば優位である。
【００１０】
さらに、インクカートリッジをリサイクル等で再利用する際には、インクカートリッジ内にインクを再充填する。インクの充填後にインクカートリッジ内に所定の量のインクが実際に入っているかを検知することができれば優位である。
【００１１】
さらに、インクカートリッジが正しく装着されていない場合やインクジェット記録装置が傾斜している場合を液面の傾きにより確認できれば優位である。それによって、インクジェット記録装置の印字不良を未然に防ぐことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで本発明は、圧電装置による液体検出機能に欠陥があるか否かの判定結果に応じてインクジェット記録装置を制御する方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また、液体容器の製造時や製造後において、液体容器内に液体が所定の量だけ入っていることを確認できる液体容器を提供することを目的とする。
【００１４】
さらに、液体容器や圧電装置の不良によって、液体容器内に所定の量のインクが実際に入っていない場合にそれを検出することができる液体容器、およびインク量の検出結果に基づいてインクジェット記録装置を制御する方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１５】
さらに、液体容器が正しく装着されていない場合などに、液体容器の傾きを検出することができる液体容器、インク量の検出結果に基づいてインクジェット記録装置を制御する方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１６】
さらに、容器内のインクの量を容易にかつ正確に検出することができる液体容器およびインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、ノズル開口からインク滴を吐出する記録ヘッドへ供給する液体を収容する容器本体と前記容器本体内の液体を検出する圧電装置とを有し、インクジェット記録装置に装着された液体容器の液体消費状態を検出する方法において、前記インクジェット記録装置の内部または外部に設けられた検出部が、前記液体容器に設けられた少なくとも２つの前記圧電装置の振動特性値を検出する検出ステップと、前記インクジェット記録装置の内部または外部に設けられた判定部が、少なくとも２つの前記圧電装置の互いの振動特性値の相対的な条件に基づいて前記液体容器内の液体の消費状態を判定する判定ステップと、を有することを特徴とする。
【００１８】
また、好ましくは、前記振動特性値の相対的な条件は、少なくとも２つの前記圧電装置の振動特性値がほぼ等しいことである。
【００１９】
本発明は、液体を収容する容器本体と前記容器本体内の液体を検出する圧電装置とを有する液体容器を着脱できるインクジェット記録装置において、前記液体容器から液体の供給を受けると共に、ノズル開口からインク滴を吐出する記録ヘッドと、前記インクジェット記録装置の稼働状態を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記液体容器に設けられた少なくとも２つの前記圧電装置の振動特性値を検出する検出部と、少なくとも２つの前記圧電装置の互いの振動特性値の相対的な条件に基づいて前記液体容器内の液体の消費状態を判定する判定部と、を有することを特徴とする。
【００２０】
また、好ましくは、前記振動特性値の相対的な条件は、少なくとも２つの前記圧電装置の振動特性値がほぼ等しいことである。
【００２１】
本発明の参考例は、ノズル開口からインク滴を吐出する記録ヘッドへ供給する液体を収容する容器本体と前記容器本体内の液体を検出する圧電装置とを有する液体容器を着脱できるインクジェット記録装置を制御する方法において、前記インクジェット記録装置の内部または外部に設けられた検出部が前記圧電装置の特性値を検出する検出ステップと、前記インクジェット記録装置の内部または外部に設けられた判定部が前記特性値が所定の条件を満たすか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップの結果に基づいて前記インクジェット記録装置を動作可能状態または動作不可能状態にする制御ステップと、を有することを特徴とする。
【００２２】
また、好ましくは、前記液体容器が前記インクジェット記録装置に装着される際に前記検出ステップが実行される。
【００２３】
また、好ましくは、前記インクジェット記録装置の内部または外部に設けられた測定部が、前液体記容器内の液体の消費量を少なくとも所定の量まで計測する計測ステップをさらに有する。
【００２４】
また、好ましくは、前記インクジェット記録装置が動作不可能状態である場合に、前記インクジェット記録装置の動作不可能状態を維持すること、または前記インクジェット記録装置を動作可能状態に切り替えること、を選択するステップをさらに有する。
【００２５】
また、好ましくは、前記特性値は、前記圧電装置の圧電素子の素子特性値である。
【００２６】
また、好ましくは、前記特性値は、前記圧電装置の振動部の振動特性値である。
【００２７】
また、好ましくは、前記液体容器には少なくとも２つの前記圧電装置が設けられており、前記検出ステップにおいて、前記検出部が、少なくとも２つの前記圧電装置の振動特性値を検出し、前記判定ステップにおいて、前記判定部が、少なくとも２つの前記圧電装置の互いの振動特性値の相対的な条件に基づいて前記液体容器内の液体の消費状態を判定する。
【００２８】
本発明の参考例は、ノズル開口からインク滴を吐出する記録ヘッドへ供給する液体を収容する容器本体と前記容器本体内の液体を検出する圧電装置とを有する液体容器を着脱できるインクジェット記録装置を制御する装置において、前記インクジェット記録装置の内部または外部に設けられ、前記圧電装置の特性値を検出する検出部と、前記インクジェット記録装置の内部または外部に設けられ、前記特性値が所定の条件を満たすか否かを判定する判定部と、前記判定部における判定結果に基づいて前記インクジェット記録装置を動作可能状態または動作不可能状態にする制御部と、を有することを特徴とする。
【００２９】
また、好ましくは、前記検出部は、前記液体容器に設けられた少なくとも２つの前記圧電装置の振動特性値を検出し、前記判定部は、少なくとも２つの前記圧電装置の互いの振動特性値の相対的な条件に基づいて前記液体容器内の液体の消費状態を判定する。
【００３０】
本発明の参考例による液体容器は、液体を収容する容器本体と、液体を前記容器本体の外部へ供給する液体供給口と、前記容器本体内の液体を検出する圧電装置と、を備え、前記圧電装置は、液体が消費されていないときの前記容器本体内の液体の液面近傍に配置されていることを特徴とする。
【００３１】
また、好ましくは、前記容器本体内の液体を検出する追加の圧電装置をさらに有する。
【００３２】
また、好ましくは、前記追加の圧電装置が前記容器本体の底面の近傍に配置されている。
【００３３】
また、好ましくは、前記追加の圧電装置は前記圧電装置の近傍に配置されており、前記容器本体内の液体が消費されていないときの初期の液面が前記圧電装置と前記追加の圧電装置との間に位置する。
【００３４】
また、好ましくは、前記圧電装置および前記追加の圧電装置は、それぞれ、前記容器本体内の媒体と接触する振動部を有し、前記振動部が有する振動特性値が検出される。
【００３５】
また、好ましくは、前記液体容器は、インク滴を吐出する記録ヘッドにより記録を行うインクジェット記録装置に装着され、前記記録ヘッドへ前記容器本体内の液体を供給する。
【００３６】
本発明の参考例は、液体を収容する容器本体と前記容器本体内の液体を検出する圧電装置とを有する液体容器を着脱できるインクジェット記録装置において、前記液体容器から液体の供給を受けると共に、ノズル開口からインク滴を吐出する記録ヘッドと、前記インクジェット記録装置の稼働状態を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記インクジェット記録装置の内部または外部に設けられ、前記圧電装置の特性値を検出する検出部と、前記インクジェット記録装置の内部または外部に設けられ、前記特性値が所定の条件を満たすか否かを判定する判定部と、前記判定部における判定結果に基づいて前記インクジェット記録装置を動作可能状態または動作不可能状態にする制御部と、を有することを特徴とする。
【００３７】
また、好ましくは、少なくとも前記特性値を格納することができる記憶装置をさらに備える。
【００３８】
また、好ましくは、前記液体容器内の液体の消費量を少なくとも所定の量まで計測する測定部をさらに備える。
【００３９】
また、好ましくは、前記検出部は、前記液体容器に設けられた少なくとも２つの前記圧電装置の振動特性値を検出し、前記判定部は、少なくとも２つの前記圧電装置の互いの振動特性値の相対的な条件に基づいて前記液体容器内の液体の消費状態を判定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００４１】
本発明の基本的概念は、振動現象を利用することで、液体容器内の液体の状態（液体容器内の液体の有無、液体の量、液体の液位、液体の種類、液体の組成を含む）を検出することである。具体的な振動現象を利用した液体容器内の液体の状態の検出としてはいくつかの方法が考えられる。例えば弾性波発生手段が液体容器の内部に対して弾性波を発生し、液面あるいは対向する壁によって反射する反射波を受波することで、液体容器内の媒体およびその状態の変化を検出する方法がある。また、これとは別に、振動する物体の振動特性から音響インピーダンスの変化を検知する方法もある。音響インピーダンスの変化を利用する方法としては、圧電素子を有する圧電装置またはアクチュエータの振動部を振動させ、その後に振動部に残留する残留振動によって生ずる逆起電力を測定することによって、共振周波数または逆起電力波形の振幅を検出することで音響インピーダンスの変化を検知する方法や、測定機、例えば伝送回路等のインピーダンスアナライザによって液体のインピーダンス特性またはアドミッタンス特性を測定し、電流値や電圧値の変化または、振動を液体に与えたときの電流値や電圧値の周波数による変化を測定する方法がある。
【００４２】
尚、以下に記述する圧電装置の一実施形態としてのアクチュエータの特性値には、少なくとも素子特性値と振動特性値とが含まれる。素子特性値とは、アクチュエータに含まれる圧電性を有する材料自体の特性値を意味する。例えば、アクチュエータに定電流または定電圧を与えたときの電圧値または電流値や抵抗値、電気的な容量などの電気的特性や光学的特性がある。振動特性値とは、アクチュエータに含まれる振動部に接触する媒体の変化による音響インピーダンスの変化に基づいて変化する振動部の振動特性を意味する。例えば、振動部の振動周波数や振幅がある。また、振動部の振動によって生ずる逆起電力の特性値も振動特性値に含まれる。
【００４３】
図１は、本発明が適用される単色、例えばブラックインク用のインクカートリッジの一実施形態の断面図である。本実施形態において、図１には、インクカートリッジ内のインクが記録ヘッドから吐出されず未消費の状態を示している。（図２から図５および図１８についても同様である。）図１のインクカートリッジは、上記に説明した方法のうちの、圧電装置の振動部を振動させ、その後に振動部に残留する残留振動によって生ずる逆起電力を測定することによって、少なくとも音響インピーダンスの変化を検知する方法に基づいている。圧電装置としてアクチュエータ１０６を用いる。
【００４４】
図１のインクカートリッジは、インクＫを収容する容器本体１と、容器本体１内のインクＫを容器本体１の外部へ供給するインク供給口２と、容器本体１内のインクＫの消費状態を検出するアクチュエータ１０６とを備える。本実施形態によるインクカートリッジの容器本体１は、インク供給口２が配設される供給口形成側壁１０１０と、供給口形成側壁１０１０に対向する対向側壁１０１５を有する。
【００４５】
本実施形態によるインクカートリッジにおいて、アクチュエータ１０６は、容器本体１の内壁のうち、対向側壁１０１５の内壁に配備される。アクチュエータ１０６は、対向側壁１０１５を貫通するリードワイヤ１１１と電気的に接続する。また、対向側壁１０１５の外壁には外部端子１０７がリードワイヤ１１１と電気的に接続するように取り付けられる。従って、アクチュエータ１０６は、対向側壁１０１５に配備されるが、リードワイヤ１１１を介して容器本体１の外部にある外部端子１０７と電気的に接続することによって、外部との電気的な信号の受け渡しをすることができる。また、アクチュエータ１０６は、インクカートリッジが未使用の状態におけるインクの液面の下方であり、かつインクの液面の付近に配備される。従って、アクチュエータ１０６の振動部は、インクの液面に対してわずかに下方に位置付けられる。
【００４６】
容器本体１の内壁にアクチュエータ１０６が配備されることによって、アクチュエータ１０６は外部に突出することがない。よって、インクカートリッジの外形は、外部端子１０７が突出する以外は、アクチュエータ１０６が配備されないインクカートリッジの外形とほぼ変わらない。したがって、インクジェット記録装置のインクカートリッジのホルダの規格などのような、インクカートリッジの外形が物理的に変化することによって行わなければならない設計上の大幅な変更を伴わない。
【００４７】
また、容器本体１の内壁、本実施形態においては対向側壁１０１５に穿孔する孔は、リードワイヤ１１１を貫通させる程度の孔であればよい。従って、アクチュエータ１０６を貫通させるための比較的大きな孔を容器本体１の側壁に設ける必要が無い。よって、容器本体１の内部が液密に保持され、インクが容器本体１内から外部へ漏れることが防止される。その結果、本実施形態によるインクカートリッジは、複雑なシール構造を不要とする。また、複雑なシール構造が不用になるので製造コストが低廉になる。
【００４８】
また、外部端子１０７およびリードワイヤ１１１を介してアクチュエータ１０６に電流や電圧を与えることによって、素子特性値を検出することができる。
【００４９】
さらに、本実施形態では、アクチュエータ１０６は、インクカートリッジが未使用の状態におけるインクの液面の下方であり、かつインクの液面の付近に配備されるので、インクカートリッジを製造する際あるいは、リサイクルするには、インクカートリッジ内に所定の量のインクが実際に入っているかを検知することができる。さらに、インクカートリッジの製造後において、欠陥を伴うインクカートリッジは、インクの漏れやインクの蒸発によりインクの量が減少する場合がある。かかる場合に、アクチュエータ１０６は、インクカートリッジ内にインクが所定の量入っていないことを検知することができるので、インクカートリッジの欠陥を検出することもできる。
【００５０】
また、インクカートリッジを未使用のまま長期間放置した場合には、インクの蒸発によりインクの粘性等の品質が悪化する場合がある。従って、アクチュエータ１０６は、インクカートリッジ内にインクが所定の量入っていないことを検知することによって、品質の良否の判断をもある程度することができる。
【００５１】
さらに、インクカートリッジが正しく装着されていない場合やインクジェット記録装置が傾斜している場合に、インクカートリッジが未使用の状態であるにもかかわらず、アクチュエータ１０６がインクの液面から露出することによって、インクカートリッジが傾斜していることを検出することができる。逆に、所定の量のインクが消費されたにもかかわらずアクチュエータ１０６がインクの液面から露出しないことによって、インクカートリッジが傾斜していることを検出してもよい。
【００５２】
アクチュエータ１０６が配備されるインク液面に対する高さによって、インクカートリッジ内に充填するインクの量、インクカートリッジの傾き、またはインクカートリッジを不良と判断するインクの減少量を変更することができる。なお、発振手段を別に設けて、アクチュエータ１０６を単に媒体の検出手段として用いてもよい。
【００５３】
図２は、本発明に従ったインクカートリッジの他の実施形態を示す。本実施形態によるインクカートリッジでは、アクチュエータ１０６が、図１の実施形態によるインクカートリッジと同様に対向側壁１０１５に配備される。本実施形態によるインクカートリッジでは、アクチュエータ１０６は、インクカートリッジが未使用の場合のインクの液面よりわずかに上方に配備される。
【００５４】
本実施形態においても、外部端子１０７およびリードワイヤ１１１を介してアクチュエータ１０６に電流や電圧を与えることによって、素子特性値を検出することができる。
【００５５】
また、インクカートリッジが正しく装着されていない場合やインクジェット記録装置が傾斜している場合に、インクカートリッジが未使用であるにもかかわらず、アクチュエータ１０６がインクを検知することによってインクカートリッジが傾斜していることを検出することができる。
【００５６】
図３Ａは、本発明に従ったインクカートリッジのさらに他の実施形態を示す。本実施形態によるインクカートリッジでは、複数のアクチュエータ１０６ａ、１０６ｂが対向側壁１０１５に配備される。また、アクチュエータ１０６ａ、１０６ｂは、インクカートリッジが未使用の状態におけるインクの液面のわずかに下方と、それぞれ容器本体１の底面１ａおよび対向側壁１０１５の間の境界近傍とに配備される。
【００５７】
よって、図１の実施形態におけるアクチュエータ１０６と同様の効果が得られる。一方で、インクが消費されたインクエンドの段階で、アクチュエータ１０６ｂと接触する媒体がインクから気体へと変更するように、アクチュエータ１０６ｂは設けられている。よって、アクチュエータ１０６ｂはインクエンドを検知することができる。
【００５８】
従って、図３Ａの実施形態のように、アクチュエータ１０６ａ、１０６ｂの２つのアクチュエータが配備されることによって、アクチュエータ１０６ａ、１０６ｂに欠陥があるか否かの判断、インクカートリッジにインクが所定の量だけ入っているか否かの検出、およびインクエンドの検出の全てが実施され得る。
【００５９】
また、アクチュエータ１０６ａおよびアクチュエータ１０６ｂの互いの特性値の相対的な条件に基づいてインクカートリッジ内のインクの消費量を検出することもできる。より詳細には、インクカートリッジ内の所定の量のインクが消費され、アクチュエータ１０６ａの周辺にインクが無くなったときに検出されたアクチュエータ１０６ａの振動特性値を半導体記憶手段７が記憶する。アクチュエータ１０６ｂが検出する振動特性値の値が、アクチュエータ１０６ａの周辺にインクが無くなったときに検出されたアクチュエータ１０６ａの振動特性値の値とほぼ等しい値になったときに、インクの液面がアクチュエータ１０６ｂを通過したと判断できる。アクチュエータ１０６ｂは容器本体１のインクエンド時のインク液面の近傍に配備されるので、インクの液面がアクチュエータ１０６ｂを通過したと判断したときに、インクエンドと判断することができる。また、本実施形態によれば、容器本体１内のインクが無いときのアクチュエータ１０６ａおよび１０６ｂの振動特性値を製造工程で測定する必要が無い。従って、アクチュエータ１０６ａおよび１０６ｂまたはインクカートリッジの製造が容易になり、製造工程が短縮される。さらに、アクチュエータ１０６ａおよびアクチュエータ１０６ｂは同じロットで製造されたものであることが好ましい。それによって、アクチュエータ１０６ａとアクチュエータ１０６ｂとの特性がほぼ同等となるからである。特性が同等なアクチュエータ１０６ａおよびアクチュエータ１０６ｂを使用することによってインクカートリッジ内のインクを正確に検出することができる。
【００６０】
図３Ｂは、本発明に従ったインクカートリッジのさらに他の実施形態を示す。図３Ｂの実施形態によるインクカートリッジは、図３Ａの実施形態によるインクカートリッジのアクチュエータ１０６ｂをアクチュエータ１０６ａの近傍に配置付けている。インクカートリッジをインクジェット記録装置に装着したときに、インクの液面がアクチュエータ１０６ａとアクチュエータ１０６ｂとの間に位置するようにアクチュエータ１０６ａおよびアクチュエータ１０６ｂの位置を設計する。それによって、インクカートリッジが正常にインクジェット記録装置に装着されたことを判断できる。インクカートリッジがインクジェット記録装置に装着されたときに、アクチュエータ１０６ａがインクが無いことを検出し、かつアクチュエータ１０６ｂがインクが有ることを検出した場合には、インクカートリッジが正常に装着されたと判断する。一方で、インクカートリッジがインクジェット記録装置に装着されたときに、アクチュエータ１０６ａおよびアクチュエータ１０６ｂがともにインクが有ることを検出した場合には、インクカートリッジが正常に装着されていないと判断する。さらに、インクカートリッジがインクジェット記録装置に装着されたときに、アクチュエータ１０６ａおよびアクチュエータ１０６ｂがともにインクが無いことを検出した場合には、インクカートリッジ内のインクが所定の量だけ充填されていない、もしくはインクカートリッジ、アクチュエータ、サブタンクユニット３３（図７参照）に欠陥があると判断できる。
【００６１】
また、図３Ｂの実施形態によるインクカートリッジにインクを充填するときに、アクチュエータ１０６ａとアクチュエータ１０６ｂとの間にインクの液面が位置するまで充填してもよい。アクチュエータ１０６ａがインク無しを検知しかつアクチュエータ１０６ｂがインク有りを検出することによって、インクカートリッジ内にインクが過不足無く充填されていることを検出することができる。
【００６２】
尚、図１から図３Ｂの実施形態におけるアクチュエータ１０６は、対向側壁１０１５に配備されるが、アクチュエータ１０６は供給口形成側壁１０１０に配備してもよい。また、図１８に示すように、アクチュエータ１０６は、容器本体１の上方にある頂壁に配備してもよい。また、２つのアクチュエータ１０６がインクの液面に対して同じ液位に位置するように配備されている場合には、インクカートリッジが傾斜して配備されている場合に、一方のアクチュエータ１０６のみが気体またはインクを検出するので、インクカートリッジが傾斜していることを検出することができる。
【００６３】
図４は、本発明に従ったインクカートリッジのさらに他の実施形態の短手方向の断面図を示す。容器本体１は、インク供給口２が配設される供給口形成側壁１０１０（図１参照）と供給口形成側壁１０１０に対向する対向側壁１０１５（図１参照）との間を介在する介在側壁１０２０ａ、１０２０ｂを有する。本実施形態において、アクチュエータ１０６は介在側壁１０２０ａに配備される。
【００６４】
本実施形態においては、アクチュエータ１０６は、介在側壁１０２０ａの内壁のうち、インクカートリッジが未使用の状態におけるインクの液面のわずか下方に配備される。しかし、図１から図３Ｂのようにアクチュエータ１０６を配備してもよい。さらに、本実施形態においては、アクチュエータ１０６は、一方の介在側壁１０２０ａに配備されるが、他方の介在側壁１０２０ｂに配備してもよい。
【００６５】
図５は、振動領域が長い単一のアクチュエータ１０６を配備したインクカートリッジの断面図である。アクチュエータ１０６の振動領域はインクが消費される前のインクの液面の近傍から底面１ａまで延びている。
【００６６】
本実施形態によれば単一のアクチュエータ１０６で、アクチュエータ１０６に欠陥があるか否かの判断、インクカートリッジにインクが所定の量だけ入っているか否かの検出、およびインクエンドの検出の全ての実施を可能にする。
【００６７】
また、アクチュエータ１０６の少なくとも２つの振動特性値に基づいて容器内の液体の消費状態を判定することができる。
【００６８】
図６は、複数種類のインクを収容するインクカートリッジの一実施形態を示す裏側から見た斜視図である。容器８は、隔壁により３つのインク室９、１０及び１１に分割される。それぞれのインク室には、インク供給口１２、１３及び１４が形成されている。アクチュエータ１５、１６および１７が、それぞれ供給口形成側壁１０１２、１０１３および１０１４に配備される。アクチュエータ１５、１６および１７は容器本体１に含まれる他の側壁に配備してもよい。
【００６９】
図７は、図１に示したインクカートリッジを使用したインクジェット記録装置の要部の実施形態を示す断面図である。記録用紙の幅方向に往復に動くことができるキャリッジ３０は、サブタンクユニット３３を備えている。記録ヘッド３１がサブタンクユニット３３の下面に設けられている。また、インク供給針３２はサブタンクユニット３３のインクカートリッジ搭載面側に設けられている。さらに、少なくともアクチュエータ１０６の特性値が所定の条件を満たさない場合にエラーを表示する出力部としてのパネル２０００がインクジェット記録装置内に配備される。もしくは、外部のホストコンピュータ３０００にエラーを表示するように、ホストコンピュータ３０００に接続する外部出力端子２５００をインクジェット記録装置に設けてもよい。尚、図７において外部端子１０７は、インクジェット記録装置のカートリッジホルダ（図７では図示せず）などを介して外部出力端子２５００に電気的または光学的に接続する。
【００７０】
容器本体１のインク供給口２をサブタンクユニット３３のインク供給針３２に挿通すると、弁体６がバネ５に抗して後退し、インク流路が形成され、容器本体１内のインクがインク室３４に流れ込む。インク室３４にインクが充填された後に、記録ヘッド３１のノズル開口に負圧を作用させて記録ヘッド３１からインクを吐出し記録動作を実行する。
【００７１】
尚、図１から図５および図１８の実施形態において、インクカートリッジがインクジェット記録装置に装着されインク室３４にインクが充填されたときに、インクの液面が図示する位置にくるように、インクカートリッジ、アクチュエータ１０６の位置およびインク室３４の容量を設計することが好ましい。従って、図１から図５および図１８に示すインクの液面がインクカートリッジの製造時における液面のレベルであるとは限らない。
【００７２】
記録動作により記録ヘッド３１においてインクが消費されると、膜弁３６の下流側の圧力が低下するので、膜弁３６が開弁する。膜弁３６が開くことにより、インク室３４のインクはインク供給路３５を介して記録ヘッド３１に流れこむ。記録ヘッド３１へのインクの流入に伴なって、容器本体１のインクは、インク供給針３２を介してサブタンクユニット３３に流れ込み、印字が繰り返される。
【００７３】
図８は、本発明のインクジェット記録装置の制御装置を示すブロック図である。本発明のインクジェット記録装置は、インク滴を記録用紙に吐出して印字する記録ヘッド７０２と、記録ヘッド７０２を記録用紙の幅方向（主走査方向）に往復移動させるキャリッジ７００と、キャリッジ７００に装着され、記録ヘッド７０２にインクを供給するインクカートリッジ１８０とを有する。キャリッジ７００はキャリッジ駆動モータ７１６に接続されている。キャリッジ駆動モータ７１６を駆動することによりキャリッジ７００及び記録ヘッド７０２が記録用紙の幅方向に往復移動する。キャリッジモータ制御手段７２２はキャリッジ駆動モータ７１６を制御する。
【００７４】
インクカートリッジ１８０に装着されたアクチュエータ１０６は圧電装置制御手段７２０によって制御される。圧電装置制御手段７２０によって制御されたアクチュエータ１０６の特性値は特性値検出部８１０によって検出される。例えば、圧電装置制御手段７２０がアクチュエータ１０６に定電圧を印加することによって、アクチュエータ１０６に含まれる圧電素子に流れる電流値を、特性値検出部８１０が検出する。それによって、特性値検出部８１０は圧電素子の抵抗値を検出することができる。また、交流電源を使用することによって、特性値検出部８１０は圧電素子の電気的な容量を検出してもよい。
【００７５】
特性値検出部８１０はアクチュエータ１０６の振動部の振動特性を検出してもよい。例えば、圧電装置制御手段７２０がアクチュエータ１０６に電圧を印加し、アクチュエータ１０６の振動部に残留する残留振動によって生ずる逆起電力を特性値検出部８１０が検出する。それによって、特性値検出部８１０は残留振動の共振周波数や逆起電力の振幅を検出することができる。
【００７６】
特性値検出部８１０で検出されたアクチュエータ１０６の特性値は特性値判定部８２０に送信される。一方で、特性値が満たすべき所定の条件を予め記憶部８５０に記憶させておく。所定の条件は特性値に応じて設定すればよい。例えば、特性値が圧電素子の抵抗値である場合には、その圧電素子の抵抗値が満たすべきスペックを所定の条件とする。また、例えば、特性値がアクチュエータ１０６の共振周波数として判定する場合には、その共振周波数が満たすべきスペックを所定の条件とする。特性値検出部８１０がアクチュエータ１０６の特性値を検出するタイミングに対応して、記憶部８５０が所定の条件を特性値判定部８２０に送信する。特性値判定部８２０に送信された特性値は、特性値判定部８２０に含まれる比較器によって、所定の条件と比較される。
【００７７】
特性値が所定の条件を満たさないと特性値判定部８２０が判断する場合には、特性値判定部８２０は出力部８４０にエラー信号を送信する。出力部８４０はエラー信号に応じてエラーの表示を出力する。出力部８４０は、例えば、図７に示されるパネル２０００や外部出力端子２５００である。外部出力端子２５００は、エラー信号を外部のホストコンピュータ３０００へ出力することができるように、ホストコンピュータ３０００と接続する。エラー表示は、インクカートリッジに欠陥が有る旨やインクカートリッジを交換すべき旨、特性値、特性値判定部８２０における判定結果などの表示である。エラー表示は単に光を発生する手段や音声を発生する手段であってもよい。また、特性値判定部８２０は制御部７５０へ動作不可能信号を送信する。動作不可能信号は、インクジェット記録装置に印字、クリーニング、フラッシング等の動作を実行させない状態、即ち、インクジェット記録装置を動作不可能状態にするための信号である。動作不可能信号を受けたインクジェット記録装置は動作を実行せず、または動作を中止する。インクジェット記録装置が動作不可能状態にある場合に、ユーザーがインクジェット記録装置を動作させることを選択することができるように設計してもよい（図示せず）。
【００７８】
一方、特性値が所定の条件を満たすと特性値判定部８２０が判断する場合には、特性値判定部８２０は制御部７５０へ動作可能信号を送信する。動作可能信号は、インクジェット記録装置が印字、クリーニング、フラッシング、待機等の動作を実行することができる状態、即ち、インクジェット記録装置を動作可能状態にするための信号である。動作可能信号を受けたインクジェット記録装置は動作を開始または再開することができ、もしくは動作前の待機状態になる。さらに、出力部８４０が、特性値が所定の条件を満たすこと、インクジェット記録装置が動作可能状態であることなどを知らせる表示を出力してもよい。
【００７９】
特性値検出部８１０がアクチュエータ１０６の特性値を検出するタイミングは、インクカートリッジがインクジェット記録装置に装着された時でもよい。また、インク消費量測定部８３０がインクカートリッジ内のインクが所定の量だけ消費されたことを計測した時であってもよい。
【００８０】
インク消費量測定部８３０がインクカートリッジ内のインクが所定の量だけ消費されたことを計測した時をより詳細に説明する。インク消費量測定部８３０は、記録ヘッドから吐出されるインク滴の量やクリーニング、フラッシングの際に使用されるインクの量を積算することによってインクカートリッジ内のインクの消費量を計算する。インク消費量測定部８３０で測定されたインクの計算上の消費量の情報は特性値判定部８２０に送信される。一方で、計算上の消費量が満たすべき所定の条件を予め記憶部８５０に記憶させておく。所定の条件は記録ヘッドから吐出されるインク滴の量、クリーニングやフラッシングの頻度、アクチュエータ１０６が配備される位置などに応じて設定すればよい。記憶部８５０は記憶された所定の条件を特性値判定部８２０に送信する。特性値判定部８２０は、インク消費量測定部８３０における計算上のインクの消費量が所定の量に達したときに、制御部７５０に信号を発する。制御部７５０の圧電装置制御手段７２０は、特性値判定部８２０からの信号に応じてアクチュエータ１０６に電圧等を与える。それによって、特性値検出部８１０がアクチュエータ１０６の特性値の検出をする。
【００８１】
尚、インク消費量測定部８３０に予め設定されるインク滴の量やクリーニング、フラッシングの際に使用されるインクの量は、実際に吐出されるインクの量と使用環境等により誤差が生じる場合が多い。従って、記憶部８５０に記憶される所定の条件はある程度の有余を加減したものとすることが好ましい。また、インクカートリッジがインクジェット記録装置に装着された時にアクチュエータ１０６の特性値を検出する場合には、記憶部８５０に記憶される所定の条件としてのインクの消費量をゼロに設定してもよい。
【００８２】
インクジェット記録装置は、非印字領域に記録ヘッド７０２を封止するキャップ７１２をさらに搭載する。キャップ７１２は、吸引ポンプ７１８にチューブを介して接続され、負圧の供給を受けて記録ヘッド７０２の全ノズルからインクを吐出することで記録ヘッド７０２のノズル開口をクリーニングする。または、記録ヘッド７０２をキャップ７１２に位置付け、記録ヘッド７０２の全ノズルからインクを吐出することでフラッシングする。これらのクリーニング処理、フラッシング処理、印字状態と非印字状態との切替の時をアクチュエータ１０６の特性値を検出するタイミングにしてもよい。
【００８３】
尚、特性値検出部８１０、特性値判定部８２０、インク消費量測定部８３０、出力部８４０および記憶部８５０は、インクジェット記録装置の内部、例えば、制御部７５０の内部に配備しても良く、外部に配備される装置、例えば、外部のホストコンピュータに配備してもよい。好適には、圧電装置の動作に関与する特性値検出部８１０、特性値判定部８２０、インク消費量測定部８３０、出力部８４０および記憶部８５０はインクカートリッジに配備する。圧電装置の動作に関与する部材が故障した場合を考慮し、インクカートリッジと同時に交換できるように構成した方が好ましいからである。さらに、圧電装置の動作に関与する特性値検出部８１０、特性値判定部８２０、インク消費量測定部８３０、出力部８４０および記憶部８５０は、インクジェット記録装置から容易に着脱可能なように装着された記録ヘッドに配備してもよい。
【００８４】
図９および図１０は、図１の実施形態に従ったインクカートリッジが装着されたインクジェット記録装置の制御方法を示したフローである。尚、図２から図６の実施形態に従ったインクカートリッジを図１の実施形態に従ったインクカートリッジに代えて使用してもよい。
【００８５】
図９は、図１に示すインクカートリッジがインクジェット記録装置に装着されてから、インクジェット記録装置が動作可能状態または動作不可能状態になるまでのフローである。
【００８６】
図９のフローをもとに図８を参照しつつ、インクジェット記録装置の動作を説明する。インクカートリッジがインクジェット記録装置に装着される。インクカートリッジが装着されたときに、インクジェット記録装置はインクカートリッジが装着されたことを認識する。インクカートリッジが装着されたことを認識する手段は特に限定されない。例えば、インクジェット記録装置がインクカートリッジに配備されている半導体記憶手段７を検出することによってインクカートリッジが装着されたことを認識してもよい。また、インクカートリッジに突起（図示せず）を設け、インクカートリッジが装着される際に、突起がインクジェット記録装置に予め設けられたスイッチ（図示せず）を押す。それによって、スイッチが電気的に導通し、インクジェット記録装置はインクカートリッジが装着されたことを認識してもよい。あるいは、インクカートリッジが装着されたときに、ユーザーがインクジェット記録装置に任意の手段によって入力してもよい。
【００８７】
次に、圧電装置制御手段７２０が、アクチュエータ１０６の素子特性値を検出する素子特性検出信号をアクチュエータ１０６へ送信する。素子特性検出信号は、例えば、電流や電圧である。その後、図９（Ａ）において、特性値検出部８１０がアクチュエータ１０６の素子特性値を検出し、特性値判定部８２０が素子特性値を判定する。
【００８８】
アクチュエータ１０６の素子特性値が所定の条件を満たさない場合には、出力部８４０にエラー０の表示をする。例えば、インクジェット記録装置内に配備される表示部としてのパネル２０００に、もしくはインクジェット記録装置に設けられる外部出力端子２５００に接続する外部のホストコンピュータ３０００に、エラー０の表示をする。または、再度、アクチュエータ１０６へ素子特性検出信号を送信する命令Ｓ０をインクジェット記録装置へ返してもよい。かかる場合には、命令Ｓ０により素子特性検出信号が所定の回数送信されたにもかかわらず、アクチュエータ１０６が素子特性値が所定の条件を満たさない場合にエラー０の表示を出力するように設定してもよい。さらに、素子特性検出信号が所定の回数送信されたときのアクチュエータ１０６の素子特性値の平均値が所定の条件を満たさない場合にエラー０の表示を出力するように設定してもよい。さらに、複数の素子特性値のうちの最大値が所定の範囲内であるか否か、もしくは、最小値が所定の範囲内であるか否か、に基づいて判断することもできる。
【００８９】
エラー０の表示は、単にエラーであることをユーザーに通知する表示であってもよい。好ましくは、エラー０の表示は、アクチュエータ１０６が不良である旨の表示、素子特性値、特性値判定部８２０における判定結果などである。エラー０が表示されるとともに、インクジェット記録装置は動作不可能状態になる。インクジェット記録装置が動作不可能状態である旨を出力部８４０が表示してもよい。また、インクジェット記録装置が動作不可能状態である旨を記憶部８５０が記憶してもよい。それによって、インクジェット記録装置の過去のデータが保存される。尚、動作不可能状態とは記録装置としての動作が不可能な状態である。
【００９０】
また、本実施形態によるインクジェット記録装置は、動作不可能状態であっても、新しいインクカートリッジへの交換をできるようにするためにインクカートリッジを所定の位置へ移動させるための信号や、後述するユーザーによる選択等の信号を受信することができる状態になっている。
【００９１】
アクチュエータ１０６の素子特性値の不良としては、圧電素子の不良と圧電素子への配線の接触不良とが考えられる。圧電素子の不良は、圧電素子の素子特性自体が不良であるために起きる。圧電素子への配線の接触不良は、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃにおいて、圧電層１６０、上部電極１６４、下部電極１６６、上部電極端子１６８、下部電極端子１７０、補助電極１７２の電気的な接触やアクチュエータ１０６から特性値検出部８１０までの配線の電気的な接触が断絶しているために起きる。
【００９２】
ユーザーは、エラー０の表示をもとに、インクジェット記録装置を動作不可能状態に維持した状態で、インクカートリッジを交換する。または、既に装着されているインクカートリッジでインクジェット記録装置を動作可能状態にするために、ユーザーが命令Ｓ２を選択することができるように設定してもよい。命令Ｓ２によってインクジェット記録装置は動作をすることができる状態になる。アクチュエータ１０６の素子特性値を含め、過去のエラーおよび命令の内容は、記憶部８５０に記憶させておくことが好ましい。
【００９３】
アクチュエータ１０６の素子特性値が所定の条件を満たす場合には、圧電装置制御手段７２０からアクチュエータ１０６へ動作信号が送信される（図９（Ｂ）参照）。アクチュエータ１０６は、動作信号を受信する。アクチュエータ１０６に欠陥が無い場合には、アクチュエータ１０６は所定の動作をする。一方で、アクチュエータ１０６に欠陥が有る場合には、アクチュエータ１０６は所定の動作をしない。アクチュエータ１０６が所定の動作をしたか否かの判断は、特性値検出部８１０がアクチュエータ１０６の振動特性を検出したかを特性値判定部８２０が判定することによって判断することができる。
【００９４】
図９（Ｂ）において、アクチュエータ１０６が所定の動作をしない場合には、エラー１の表示が出力部８４０に出力される。アクチュエータ１０６が所定の動作をしない場合には、再度、アクチュエータ１０６へ動作信号を送信する命令Ｓ１をインクジェット記録装置へ返してもよい。かかる場合には、命令Ｓ１により動作信号が所定の回数送信されたにもかかわらず、アクチュエータ１０６が動作しない場合にエラー１の表示を出力するように設定すればよい。
【００９５】
エラー１の表示は、単にエラーであることをユーザーに通知する表示であってもよい。好ましくは、エラー１の表示は、インクカートリッジが不良である旨、またはインクカートリッジに配備されるアクチュエータ１０６が不良である旨、特性値、特性値判定部８２０における判定結果などの表示である。アクチュエータ１０６が配備されていないインクカートリッジが、インクジェット記録装置に装着されたことをエラー１の表示とすることもできる。アクチュエータ１０６が所定の動作をしない場合には、エラー１が表示されるとともに、インクジェット記録装置は動作不可能状態になる。
【００９６】
ユーザーは、エラー１の表示によって、動作不可能状態を維持したまま、インクカートリッジを交換する。または、既に装着されているインクカートリッジで動作可能状態にするために、ユーザーが命令Ｓ２を選択することができるように設定してもよい。命令Ｓ２によってインクジェット記録装置は動作することができる状態になる。過去のエラーおよび命令は、記憶部８５０に記憶させておくことが好ましい。
【００９７】
図９（Ｂ）において、アクチュエータ１０６が所定の動作をした場合には、アクチュエータ１０６が検知した残留振動から得られる初期振動特性値が所定の条件を満たすかを判断する。初期振動特性値としては、アクチュエータ１０６の振動部に残留した残留振動によって生じた逆起電力の共振周波数、振幅、波長、所定時間内の波数、所定波数が経過するまでの時間などがある。より詳細には、図１１Ａから図１９Ｂに示す。また、所定の条件は、初期振動特性値の期待値に一定の有余を加減した範囲、アクチュエータ１０６やインクカートリッジの製造の際に予め測定した特性値の実測値に一定の有余を加減した範囲に実測値が含まれることがある。尚、所定の条件は、上限または下限のみを規定する条件であってもよい。
【００９８】
図９（Ｃ）において、初期振動特性値の値が所定の条件を満たさない場合には、エラー２の表示が出力部８４０に出力される。また、初期振動特性値が所定の条件を満たさない場合には、再度、アクチュエータ１０６へ動作信号を送信する命令Ｓ３をインクジェット記録装置へ返してもよい。かかる場合には、アクチュエータ１０６が所定の回数動作することによって得られた、複数の初期振動特性値の平均値、最大値または最小値に基づいて判断することができる。複数の初期振動特性値の平均値、最大値または最小値が所定の範囲内でない場合には、エラー２の表示を出力するように設定することができる。
【００９９】
エラー２の表示は、単にエラーであることをユーザーに通知する表示であってもよい。より好ましくは、エラー２の表示は、インクカートリッジが不良であること、特性値、特性値判定部８２０における判定結果の表示である。エラー２の表示によるインクカートリッジの不良としては、例えば、インクカートリッジの製造の際にインクが所定の量入っていないためにインクの液位がアクチュエータ１０６の位置に達していない場合、インクカートリッジやインクジェット記録装置が傾斜しているためにインクがアクチュエータ１０６の周辺に無い場合、インクカートリッジが長期間未使用のまま放置されることによってインクが蒸発し、インクの液位がアクチュエータ１０６の位置に達していない場合、インクカートリッジの欠陥によりインクが漏れまたは蒸発し、インクの液位がアクチュエータ１０６に位置に達していない場合、一旦使用されたインクカートリッジがインクジェット記録装置に再装着された場合などがある。初期振動特性値が所定の条件を満たさない場合には、エラー２が表示されるとともに、インクジェット記録装置は印字不可能状態になる。
【０１００】
ユーザーは、エラー２の表示によって、インクジェット記録装置を印字不可能状態に維持したまま、インクカートリッジを交換する。または、既に装着されているインクカートリッジで動作可能状態にするために、ユーザーが命令Ｓ２を選択することができるように設定してもよい。命令Ｓ２によってインクジェット記録装置は動作することができる状態になる。過去のエラーおよび命令は、記憶部８５０に記憶させておくことが好ましい。
【０１０１】
図９（Ｃ）において、初期振動特性値が所定の条件を満たす場合には、インクジェット記録装置は動作可能状態となる。
【０１０２】
図９においては、インクカートリッジがインクジェット記録装置に装着されたときのフローを示した。しかし、インクジェット記録装置が動作を開始する直前に図９のフローを実行してもよい。また、インクジェット記録装置が非印字状態にあるときに図９のフローを実行してもよい。さらに、記録ヘッドのクリーニング、フラッシング、ワイピングをする際に図９のフローを実行してもよい。さらに、予め設定された適当な時間に図９のフローを実行してもよい。
【０１０３】
図１０は、インクが所定量消費されたときに、アクチュエータ１０６の特性値を検出し、インクジェット記録装置が動作可能状態になるまでのフローである。
【０１０４】
図１０のフローをもとに、図８を参照しつつ、インクジェット記録装置の動作を説明する。
【０１０５】
図１０のフローは、インクジェット記録装置の動作において、例えば、改ページするごとに、非印字状態への移行ごとにもしくは予め設定されている時間の経過ごとに、開始すればよい。
【０１０６】
インク消費量測定部８３０は、記録ヘッドが吐出したインク滴の数、および記録ヘッドに設けられるノズルの目詰まりやメニスカスを回復させるためメンテナンス、例えば、フラッシングやクリーニングの回数をカウントすることにより、記録ヘッドが吐出したインクの量を計測する。
【０１０７】
記録ヘッドが吐出したインクの量の計測値は、インクカートリッジ内のインクの消費量とほぼ一致する。インクの消費量の計測値が所定の基準値に達していない場合には、インクジェット記録装置は動作を続行する。インクの消費量の計測値が所定の値に達したときには、インクジェット記録装置はアクチュエータ１０６へ動作信号を送信する。尚、所定の基準値は、インクの実際の消費量と、記録ヘッド３１が吐出したインクの量の計測値と、の差を考慮し、基準値に有余を加減することが好ましい。
【０１０８】
アクチュエータ１０６は、動作信号を受信する。アクチュエータ１０６に欠陥が無い場合には、アクチュエータ１０６は所定の動作をする。一方で、アクチュエータ１０６に欠陥が有る場合には、アクチュエータ１０６は所定の動作をしない（図１０（Ａ）参照）。アクチュエータ１０６が所定の動作をしたか否かの判断は、特性値検出部８１０がアクチュエータ１０６の振動特性を検出したかを特性値判定部８２０が判定することによって判断することができる。
【０１０９】
図１０（Ａ）において、アクチュエータ１０６が所定の動作をしない場合には、出力部８４０に、エラー３の表示をする。また、アクチュエータ１０６が所定の動作をしない場合には、再度、アクチュエータ１０６へ動作信号を送信する命令Ｓ４をインクジェット記録装置へ返してもよい。かかる場合には、命令Ｓ４により動作信号が所定の回数送信されたにもかかわらず、アクチュエータ１０６が動作しない場合にエラー３の表示を出力するように設定する。
【０１１０】
エラー３の表示は、単にエラーであることをユーザーに通知する表示であってもよい。好ましくは、エラー３の表示は、インクカートリッジが不良である旨、インクカートリッジに配備されるアクチュエータ１０６が不良である旨、インクジェット記録装置を停止する旨、特性値、特性値判定部８２０における判定結果などの表示である。アクチュエータ１０６が配備されていないインクカートリッジが、インクジェット記録装置に装着されたことをエラー３の表示とすることもできる。アクチュエータ１０６が所定の動作をしない場合には、エラー３が表示されるとともに、インクジェット記録装置は動作不可能状態になる。
【０１１１】
ユーザーは、エラー３の表示によって、インクジェット記録装置を動作不可能状態に維持したまま、インクカートリッジを交換する。または、既に装着されているインクカートリッジで印字を続行するために、ユーザーが命令Ｓ５を選択することができるように設定してもよい。命令Ｓ５によってインクジェット記録装置は動作することができる状態になる。過去のエラーおよび命令は、記憶部８５０に記憶させておくことが好ましい。
【０１１２】
図１０（Ａ）において、アクチュエータ１０６が所定の動作をした場合には、アクチュエータ１０６が検知した残留振動から得られる中間振動特性値が所定の条件を満たすか否かを判断する（図１０（Ｂ））。中間振動特性値としては、アクチュエータ１０６の振動部に残留した残留振動によって生じた逆起電力の共振周波数、振幅、波長、所定時間内の波数、所定波数が経過するまでの時間などがある。初期振動特性値が計測されている場合には、中間振動特性値は初期振動特性値と同種の特性値であることが好ましい。また、中間振動特性値の満たすべき所定の条件は、中間振動特性値の期待値に一定の有余を加減した範囲、アクチュエータ１０６やインクカートリッジの製造の際に予め測定した特性値の実測値に一定の有余を加減した範囲、または他の特性値、例えば、前述した初期振動特性値との相対関係によって決定される範囲に中間振動特性値が含まれることとすることができる。尚、所定の条件は、上限または下限のみを規定するものであってもよい。また、中間振動特性値が満たすべき所定の条件は初期振動特性値が満たすべき条件と同一であってもよい。また、初期振動特性値および中間振動特性値は、単一のアクチュエータ１０６から検出された少なくとも２つの振動特性値の一方および他方であってもよい。さらに、特性値検出部８１０が検出し、特性値判定部８２０が判定する特性値は単一の種類の特性値であってもよく、複数の種類の特性値であってもよい。
【０１１３】
図１０（Ｂ）において、中間振動特性値が所定の条件を満たさない場合には、出力部８４０にエラー４の表示をする。また、再度、アクチュエータ１０６へ動作信号を送信する命令Ｓ６をインクジェット記録装置へ返してもよい。かかる場合には、アクチュエータ１０６が所定の回数動作することによって得られた、複数の中間振動特性値の平均値、最大値または最小値に基づいて判断することができる。複数の中間振動特性値の平均値、最大値または最小値が所定の条件を満たさない場合に出力部８４０にエラー４の表示を出力するように設定する。
【０１１４】
エラー４の表示は、単にエラーであることをユーザーに通知する表示であってもよい。好ましくは、エラー４の表示は、インクカートリッジが不良である旨、特性値、特性値判定部８２０における判定結果の表示である。エラー４の表示によるインクカートリッジの不良としては、例えば、インクカートリッジやインクジェット記録装置が傾斜しているためにインクがアクチュエータ１０６の周辺に有る場合、インクカートリッジから記録ヘッドへインクが供給されていない場合、記録ヘッドの欠陥によりインクが吐出されない場合などがある。中間振動特性値が所定の条件を満たさない場合には、エラー４が表示されるとともに、インクジェット記録装置は動作不可能状態になる。
【０１１５】
ユーザーは、エラー４の表示によって、インクジェット記録装置を動作不可能状態に維持したまま、インクカートリッジを交換する。または、既に装着されているインクカートリッジで動作を再開するために、ユーザーが命令Ｓ５を選択することができるように設定してもよい。命令Ｓ５によってインクジェット記録装置は動作することができる状態になる。過去のエラーおよび命令は、記憶部８５０に記憶させておくことが好ましい。
【０１１６】
図１０（Ｂ）において、中間振動特性値の値が所定の条件を満たす場合には、インクジェット記録装置は動作可能状態となる。
【０１１７】
図９および図１０の実施形態は、それぞれ一方のインクジェット記録装置の制御方法のみを実行してもよい。また、図９および図１０の実施形態を一連のインクジェット記録装置の制御方法として実行してもよい。
【０１１８】
図１１Ａから図１２は、圧電装置の一実施形態であるアクチュエータ１０６の詳細および等価回路を示す。ここでいうアクチュエータは、少なくとも音響インピーダンスの変化を検知して液体容器内の液体の消費状態を検出する方法に用いられる。特に、残留振動により共振周波数の検出することで、少なくとも音響インピーダンスの変化を検知して液体容器内の液体の消費状態を検出する方法に用いられる。図１１Ａは、アクチュエータ１０６の拡大平面図である。図１１Ｂは、アクチュエータ１０６のＢ−Ｂ断面を示す。図１１Ｃは、アクチュエータ１０６のＣ−Ｃ断面を示す。さらに図１２（Ａ)および図１２（Ｂ)は、アクチュエータ１０６の等価回路を示す。また、図１２（Ｃ)および図１２（Ｄ)は、それぞれインクカートリッジ内にインクが満たされているときのアクチュエータ１０６を含む周辺およびその等価回路を示し、図１２（Ｅ)および図１２（Ｆ)は、それぞれインクカートリッジ内にインクが無いときのアクチュエータ１０６を含む周辺およびその等価回路を示す。
【０１１９】
アクチュエータ１０６は、ほぼ中央に円形状の開口１６１を有する基板１７８と、開口１６１を被覆するように基板１７８の一方の面（以下、「表面」という。）に配備される振動板１７６と、振動板１７６の表面の側に配置される圧電層１６０と、圧電層１６０を両方からはさみこむ上部電極１６４および下部電極１６６と、上部電極１６４と電気的に結合する上部電極端子１６８と、下部電極１６６と電気的に結合する下部電極端子１７０と、上部電極１６４および上部電極端子１６８の間に配設され、かつ両者を電気的に結合する補助電極１７２と、を有する。圧電層１６０、上部電極１６４および下部電極１６６はそれぞれの主要部として円形部分を有する。圧電層１６０、上部電極１６４および下部電極１６６のそれぞれの円形部分は圧電素子を形成する。
【０１２０】
振動板１７６は、基板１７８の表面に、開口１６１を覆うように形成される。
【０１２１】
キャビティ１６２は、振動板１７６の開口１６１と面する部分と基板１７８の表面の開口１６１とによって形成される。基板１７８の圧電素子とは反対側の面（以下、「裏面」という。）は液体容器側に面しており、キャビティ１６２は液体と接触するように構成されている。キャビティ１６２内に液体が入っても基板１７８の表面側に液体が漏れないように、振動板１７６は基板１７８に対して液密に取り付けられる。
【０１２２】
下部電極１６６は振動板１７６の表面、即ち液体容器とは反対側の面に位置しており、下部電極１６６の主要部である円形部分の中心と開口１６１の中心とがほぼ一致するように取り付けられている。なお、下部電極１６６の円形部分の面積が開口１６１の面積よりも小さくなるように設定されている。一方、下部電極１６６の表面側には、圧電層１６０が、その円形部分の中心と開口１６１の中心とがほぼ一致するように形成されている。圧電層１６０の円形部分の面積は、開口１６１の面積よりも小さく、かつ下部電極１６６の円形部分の面積よりも大きくなるように設定されている。
【０１２３】
一方、圧電層１６０の表面側には、上部電極１６４が、その主要部である円形部分の中心と開口１６１の中心とがほぼ一致するように形成される。上部電極１６４の円形部分の面積は、開口１６１および圧電層１６０の円形部分の面積よりも小さく、かつ下部電極１６６の円形部分の面積よりも大きくなるよう設定されている。
【０１２４】
したがって、圧電層１６０の主要部は、上部電極１６４の主要部と下部電極１６６の主要部とによって、それぞれ表面側と裏面側とから挟みこまれる構造となっていて、圧電層１６０を効果的に変形駆動することができる。圧電層１６０、上部電極１６４および下部電極１６６のそれぞれの主要部である円形部分がアクチュエータ１０６における圧電素子を形成する。上述のように圧電素子は振動板１７６に接している。また、上部電極１６４の円形部分、圧電層１６０の円形部分、下部電極１６６の円形部分および開口１６１のうちで、面積が最も大きいのは開口１６１である。この構造によって、振動板１７６のうち実際に振動する振動領域は、開口１６１によって決定される。また、上部電極１６４の円形部分、圧電層１６０の円形部分および下部電極１６６の円形部分は開口１６１より面積が小さいので、振動板１７６がより振動しやすくなる。さらに、圧電層１６０と電気的に接続する下部電極１６６の円形部分および上部電極１６４の円形部分のうち、下部電極１６６の円形部分の方が小さい。従って、下部端子１６６の円形部分が圧電層１６０のうち圧電効果を発生する部分を決定する。
【０１２５】
上部電極端子１６８は、補助電極１７２を介して上部電極１６４と電気的に接続するように振動板１７６の表面側に形成される。一方、下部電極端子１７０は、下部電極１６６に電気的に接続するように振動板１７６の表面側に形成される。上部電極１６４は、圧電層１６０の表面側に形成されるため、上部電極端子１６８と接続する途中において、圧電層１６０の厚さと下部電極１６６の厚さとの和に等しい段差を有する必要がある。上部電極１６４だけでこの段差を形成することは難しく、かりに可能であったとしても上部電極１６４と上部電極端子１６８との接続状態が弱くなってしまい、切断してしまう危険がある。そこで、補助電極１７２を補助部材として用いて上部電極１６４と上部電極端子１６８とを接続させている。このようにすることで、圧電層１６０も上部電極１６４も補助電極１７２に支持された構造となり、所望の機械的強度を得ることができ、また上部電極１６４と上部電極端子１６８との接続を確実にすることが可能となる。
【０１２６】
なお、圧電素子と振動板１７６のうちの圧電素子に直面する振動領域とが、アクチュエータ１０６において実際に振動する振動部である。また、アクチュエータ１０６に含まれる部材は、互いに焼成されることによって一体的に形成されることが好ましい。アクチュエータ１０６を一体的に形成することによって、アクチュエータ１０６の取り扱いが容易になる。さらに、基板１７８の強度を高めることによって振動特性が向上する。即ち、基板１７８の強度を高めることによって、アクチュエータ１０６の振動部のみが振動し、アクチュエータ１０６のうち振動部以外の部分が振動しない。また、アクチュエータ１０６の振動部以外の部分が振動しないためには、基板１７８の強度を高めるのに対し、アクチュエータ１０６の圧電素子を薄くかつ小さくし、振動板１７６を薄くすることによって達成できる。
【０１２７】
圧電層１６０の材料としては、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（ＰＬＺＴ）または鉛を使用しない鉛レス圧電膜を用いることが好ましく、基板１７８の材料としてジルコニアまたはアルミナを用いることが好ましい。また、振動板１７６には、基板１７８と同じ材料を用いることが好ましい。上部電極１６４、下部電極１６６、上部電極端子１６８および下部電極端子１７０は、導電性を有する材料、例えば、金、銀、銅、プラチナ、アルミニウム、ニッケルなどの金属を用いることができる。
【０１２８】
上述したように構成されるアクチュエータ１０６は、液体を収容する容器に適用することができる。例えば、インクジェット記録装置に用いられるインクカートリッジやインクカートリッジ、あるいは記録ヘッドを洗浄するための洗浄液を収容した容器などに装着することができる。
【０１２９】
図１１Ａから図１２に示されるアクチュエータ１０６は、液体容器の所定の場所に、キャビティ１６２を液体容器内に収容される液体と接触するように装着される。液体容器に液体が十分に収容されている場合には、キャビティ１６２内およびその外側は液体によって満たされている。一方、液体容器の液体が消費され、アクチュエータの装着位置以下まで液面が降下すると、キャビティ１６２内には液体は存在しないか、あるいはキャビティ１６２内にのみ液体が残存されその外側には気体が存在する状態となる。アクチュエータ１０６は、この状態の変化に起因する、少なくとも音響インピーダンスの相違を検出する。それによって、アクチュエータ１０６は、液体容器に液体が十分に収容されている状態であるか、あるいはある一定以上の液体が消費された状態であるかを検知することができる。さらに、アクチュエータ１０６は、液体容器内の液体の種類も検出することが可能である。
【０１３０】
ここでアクチュエータによる液面検出の原理について説明する。
【０１３１】
媒体の音響インピーダンスの変化を検出するには、媒体のインピーダンス特性またはアドミッタンス特性を測定する。インピーダンス特性またはアドミッタンス特性を測定する場合には、例えば伝送回路を利用することができる。伝送回路は、媒体に一定電圧を印加し、周波数を変えて媒体に流れる電流を測定する。または、伝送回路は、媒体に一定電流を供給し、周波数を変えて媒体に印加される電圧を測定する。伝送回路で測定された電流値または電圧値の変化は音響インピーダンスの変化を示す。また、電流値または電圧値が極大または極小となる周波数ｆｍの変化も音響インピーダンスの変化を示す。
【０１３２】
上記の方法とは別に、アクチュエータは、液体の音響インピーダンスの変化を共振周波数のみの変化を用いて検出することができる。液体の音響インピーダンスの変化を利用する方法として、アクチュエータの振動部が振動した後に振動部に残留する残留振動によって生ずる逆起電力を測定することによって共振周波数を検出する方法を用いる場合には、例えば圧電素子を利用することができる。圧電素子は、アクチュエータの振動部に残留する残留振動により逆起電力を発生する素子であり、アクチュエータの振動部の振幅によって逆起電力の大きさが変化する。従って、アクチュエータの振動部の振幅が大きいほど検出がしやすい。また、アクチュエータの振動部における残留振動の周波数によって逆起電力の大きさが変化する周期が変わる。従って、アクチュエータの振動部の周波数は逆起電力の周波数に対応する。ここで、共振周波数は、アクチュエータの振動部と振動部に接する媒体との共振状態における周波数をいう。
【０１３３】
共振周波数ｆｓを得るために、振動部と媒体とが共振状態であるときの逆起電力測定によって得られた波形をフーリエ変換する。アクチュエータの振動は、一方向だけの変形ではなく、たわみや伸長等様々な変形をともなうので、共振周波数ｆｓを含め様々な周波数を有する。よって、圧電素子と媒体とが共振状態であるときの逆起電力の波形をフーリエ変換し、最も支配的な周波数成分を特定することで、共振周波数ｆｓを判断する。
【０１３４】
周波数ｆｍは、媒体のアドミッタンスが極大またはインピーダンスが極小であるときの周波数である。共振周波数ｆｓとすると、周波数ｆｍは、媒体の誘電損失または機械的損失などによって、共振周波数ｆｓに対しわずかな誤差を生ずる。しかし、実測される周波数ｆｍから共振周波数ｆｓを導出することは手間がかかるため、一般には、周波数ｆｍを共振周波数に代えて使用する。ここで、アクチュエータ１０６の出力を伝送回路に入力することで、アクチュエータ１０６は少なくとも音響インピーダンスを検出することができる。
【０１３５】
媒体のインピーダンス特性またはアドミッタンス特性を測定し周波数ｆｍを測定する方法と、アクチュエータの振動部における残留振動振動によって生ずる逆起電力を測定することによって共振周波数ｆｓを測定する方法と、によって特定される共振周波数に差がほとんど無いことが実験によって証明されている。
【０１３６】
アクチュエータ１０６の振動領域は、振動板１７６のうち開口１６１によって決定されるキャビティ１６２を構成する部分である。液体容器内に液体が充分に収容されている場合には、キャビティ１６２内には、液体が満たされ、振動領域は液体容器内の液体と接触する。一方で、液体容器内に液体が充分にない場合には、振動領域は液体容器内のキャビティに残った液体と接するか、あるいは液体と接触せず、気体または真空と接触する。
【０１３７】
本発明のアクチュエータ１０６にはキャビティ１６２が設けられ、それによって、アクチュエータ１０６の振動領域に液体容器内の液体が残るように設計できる。その理由は次の通りである。
【０１３８】
アクチュエータの液体容器への取り付け位置や取り付け角度によっては、液体容器内の液体の液面がアクチュエータの装着位置よりも下方にあるにもかかわらず、アクチュエータの振動領域に液体が付着してしまう場合がある。振動領域における液体の有無だけでアクチュエータが液体の有無を検出している場合には、アクチュエータの振動領域に付着した液体が液体の有無の正確な検出を妨げる。
【０１３９】
たとえば、液面がアクチュエータの装着位置よりも下方にある状態のとき、キャリッジの往復移動などにより液体容器が揺動して液体が波うち、振動領域に液滴が付着してしまうと、アクチュエータは液体容器内に液体が充分にあるとの誤った判断をしてしまう。そこで、逆にそこに液体を残存した場合であっても液体の有無を正確に検出するように設計されたキャビティを積極的に設けることで、液体容器が揺動して液面が波立ったとしても、アクチュエータの誤動作を防止することができる。このように、キャビティを有するアクチュエータを用いることで、誤動作を防ぐことができる。
【０１４０】
また、図１２（Ｅ)に示すように、液体容器内に液体が無く、アクチュエータ１０６のキャビティ１６２に液体容器内の液体が残っている場合を、液体の有無の閾値とする。すなわち、キャビティ１６２の周辺に液体が無く、この閾値よりキャビティ内の液体が少ない場合は、インク無しと判断し、キャビティ１６２の周辺に液体が有り、この閾値より液体が多い場合は、インク有りと判断する。例えば、アクチュエータ１０６を液体容器の側壁に装着した場合、液体容器内の液体がアクチュエータの装着位置よりも下にある場合をインク無しと判断し、液体容器内の液体がアクチュエータの装着位置より上にある場合をインク有りと判断する。このように閾値を設定することによって、キャビティ内のインクが乾燥してインクが無くなったときであってもインク無しと判断し、キャビティ内のインクが無くなったところにキャリッジの揺れなどで再度インクがキャビティに付着しても閾値を越えないので、インク無しと判断することができる。
【０１４１】
ここで、図１１Ａから図１２を参照しながら逆起電力の測定による媒体とアクチュエータ１０６の振動部との共振周波数から液体容器内の液体の状態を検出する動作および原理について説明する。アクチュエータ１０６において、上部電極端子１６８および下部電極端子１７０を介して、それぞれ上部電極１６４および下部電極１６６に電圧を印加する。圧電層１６０のうち、上部電極１６４および下部電極１６６に挟まれた部分には電界が生じる。その電界によって、圧電層１６０は変形する。圧電層１６０が変形することによって振動板１７６のうちの振動領域がたわみ振動する。圧電層１６０が変形した後しばらくは、たわみ振動がアクチュエータ１０６の振動部に残留する。
【０１４２】
残留振動は、アクチュエータ１０６の振動部と媒体との自由振動である。従って、圧電層１６０に印加する電圧をパルス波形あるいは矩形波とすることで、電圧を印加した後に振動部と媒体との共振状態を容易に得ることができる。残留振動は、アクチュエータ１０６の振動部を振動させるため、圧電層１６０をも変形する。従って、圧電層１６０は逆起電力を発生する。その逆起電力は、上部電極１６４、下部電極１６６、上部電極端子１６８および下部電極端子１７０を介して検出される。検出された逆起電力によって、共振周波数が特定できるため、液体容器内の液体の状態を検出することができる。
【０１４３】
一般に、共振周波数ｆｓは、
ｆｓ＝１／（２＊π＊(Ｍ＊Ｃact)1/2）                    （式１）で表される。ここで、Ｍは振動部のイナータンスＭactと付加イナータンスＭ’との和である。Ｃactは振動部のコンプライアンスである。
【０１４４】
図１１Ｃは、本実施形態において、キャビティにインクが残存していないときのアクチュエータ１０６の断面図である。図１２（Ａ)および図１２（Ｂ)は、キャビティにインクが残存していないときのアクチュエータ１０６の振動部およびキャビティ１６２の等価回路である。
【０１４５】
Ｍactは、振動部の厚さと振動部の密度との積を振動部の面積で除したものであり、さらに詳細には、図１２（Ａ)に示すように、
Ｍact＝Ｍpzt＋Ｍelectrode1＋Ｍelectrode2＋Ｍvib        （式２）
と表される。ここで、Ｍpztは、振動部における圧電層１６０の厚さと圧電層１６０の密度との積を圧電層１６０の面積で除したものである。Ｍelectrode1は、振動部における上部電極１６４の厚さと上部電極１６４の密度との積を上部電極１６４の面積で除したものである。Ｍelectrode2は、振動部における下部電極１６６の厚さと下部電極１６６の密度との積を下部電極１６６の面積で除したものである。Ｍvibは、振動部における振動板１７６の厚さと振動板１７６の密度との積を振動板１７６の振動領域の面積で除したものである。ただし、Ｍactを振動部全体としての厚さ、密度および面積から算出することができるように、本実施形態では、圧電層１６０、上部電極１６４、下部電極１６６および振動板１７６の振動領域のそれぞれの面積は、上述のような大小関係を有するものの、相互の面積の差は微小であることが好ましい。また、本実施形態において、圧電層１６０、上部電極１６４および下部電極１６６においては、それらの主要部である円形部分以外の部分は、主要部に対して無視できるほど微小であることが好ましい。
【０１４６】
従って、アクチュエータ１０６において、Ｍactは、上部電極１６４、下部電極１６６、圧電層１６０および振動板１７６のうちの振動領域のそれぞれのイナータンスの和である。また、コンプライアンスＣactは、上部電極１６４、下部電極１６６、圧電層１６０および振動板１７６のうちの振動領域によって形成される部分のコンプライアンスである。
【０１４７】
尚、図１２（Ａ)、（Ｂ)、（Ｄ)、（Ｆ)は、アクチュエータ１０６の振動部およびキャビティ１６２の等価回路を示すが、これらの等価回路において、Ｃactはアクチュエータ１０６の振動部のコンプライアンスを示す。Ｃpzt、Ｃelectrode1、Ｃelectrode2およびＣvibはそれぞれ振動部における圧電層１６０、上部電極１６４、下部電極１６６および振動板１７６のコンプライアンスを示す。Ｃactは、以下の式３で表される。
1/Ｃact＝（1/Ｃpzt）＋（1/Ｃelectrode1）＋（1/Ｃelectrode2）＋（1/Ｃvib）    （式３）
【０１４８】
式２および式３より、図１２（Ａ)は、図１２（Ｂ)のように表すこともできる。
【０１４９】
コンプライアンスＣactは、振動部の単位面積に圧力をかけたときの変形によって媒体を受容できる体積を表す。また、コンプライアンスＣactは、変形のし易さを表すといってもよい。
【０１５０】
図１２（Ｃ)は、液体容器に液体が十分に収容され、アクチュエータ１０６の振動領域の周辺に液体が満たされている場合のアクチュエータ１０６の断面図を示す。図１２（Ｃ)のＭ’maxは、液体容器に液体が十分に収容され、アクチュエータ１０６の振動領域の周辺に液体が満たされている場合の付加イナータンスの最大値を表す。Ｍ’ maxは、
Ｍ’max＝(π*ρ/(2*k3))*(2*(2*k*a)3/(3*π))/(π*a2)2 （式４）（ａは振動部の半径、ρは媒体の密度、ｋは波数である。）
で表される。尚、式４は、アクチュエータ１０６の振動領域が半径ａの円形である場合に成立する。付加イナータンスＭ’は、振動部の付近にある媒体の作用によって、振動部の質量が見かけ上増加していることを示す量である。式４からわかるように、Ｍ’maxは振動部の半径ａと、媒体の密度ρとによって大きく変化する。
【０１５１】
波数kは、
ｋ＝２＊π＊ｆact／ｃ            （式５）
（factは液体が触れていないときの振動部の共振周波数である。cは媒体中を伝播する音響の速度である。）
で表される。
【０１５２】
図１２（Ｄ)は、液体容器に液体が十分に収容され、アクチュエータ１０６の振動領域の周辺に液体が満たされている図１２（Ｃ)の場合のアクチュエータ１０６の振動部およびキャビティ１６２の等価回路を示す。
【０１５３】
図１２（Ｅ)は、液体容器の液体が消費され、アクチュエータ１０６の振動領域の周辺に液体が無いものの、アクチュエータ１０６のキャビティ１６２内には液体が残存している場合のアクチュエータ１０６の断面図を示す。式４は、例えば、液体容器に液体が満たされている場合に、インクの密度ρなどから決定される最大のイナータンスＭ’maxを表す式である。一方、液体容器内の液体が消費され、キャビティ１６２内に液体が残留しつつアクチュエータ１０６の振動領域の周辺にある液体が気体または真空になった場合には、
Ｍ’＝ρ*ｔ/Ｓ            （式６）
と表せる。ｔは、振動にかかわる媒体の厚さである。Ｓは、アクチュエータ１０６の振動領域の面積である。この振動領域が半径ａの円形の場合は、Ｓ＝π*ａ2である。従って、付加イナータンスＭ’は、液体容器に液体が十分に収容され、アクチュエータ１０６の振動領域の周辺に液体が満たされている場合には、式４に従う。一方で、液体が消費され、キャビティ１６２内に液体が残留しつつアクチュエータ１０６の振動領域の周辺にある液体が気体または真空になった場合には、式６に従う。
【０１５４】
ここで、図１２（Ｅ)のように、液体容器の液体が消費され、アクチュエータ１０６の振動領域の周辺に液体が無いものの、アクチュエータ１０６のキャビティ１６２内には液体が残存している場合の付加イナータンスＭ’を便宜的にＭ’cavとし、アクチュエータ１０６の振動領域の周辺に液体が満たされている場合の付加イナータンスＭ’maxと区別する。
【０１５５】
図１２（Ｆ)は、液体容器の液体が消費され、アクチュエータ１０６の振動領域の周辺に液体が無いものの、アクチュエータ１０６のキャビティ１６２内には液体が残存している図１２（Ｅ)の場合のアクチュエータ１０６の振動部およびキャビティ１６２の等価回路を示す。
【０１５６】
ここで、媒体の状態に関係する特性値は、式６において、媒体の密度ρおよび媒体の厚さｔである。液体容器内に液体が充分に収容されている場合は、アクチュエータ１０６の振動部に液体が接触し、液体容器内に液体が充分に収容されていない場合は、キャビティ内部に液体が残存するか、もしくはアクチュエータ１０６の振動部に気体または真空が接触する。アクチュエータ１０６の周辺の液体が消費され、図１２（Ｃ)のＭ’maxから図１２（Ｅ)のＭ’cavへ移行する過程における付加イナータンスをＭ’ varとすると、液体容器内の液体の収容状態によって、媒体の厚さｔが変化するため、付加イナータンスＭ’varが変化し、共振周波数ｆｓも変化することになる。従って、共振周波数ｆｓを特定することによって、液体容器内の液体の有無を検出することができる。ここで、図１２(Ｅ)に示すようにｔ＝ｄとした場合、式６を用いてＭ’cavを表すと、式６のｔにキャビティの深さｄを代入し、
Ｍ’cav＝ρ*ｄ/Ｓ            （式７）
となる。
【０１５７】
また、媒体が互いに種類の異なる液体であっても、組成の違いによって密度ρが異なるため、付加イナータンスＭ´が変化し、共振周波数ｆｓも変化する。従って、共振周波数ｆｓを特定することで、液体の種類を検出できる。  尚、アクチュエータ１０６の振動部にインクまたは空気のいずれか一方のみが接触し、混在していない場合には、式４によって計算しても、Ｍ’の相違を検出できる。
【０１５８】
図１３Ａは、インクカートリッジ内のインクの量とインクおよび振動部の共振周波数ｆｓとの関係を示すグラフである。ここでは液体の１例としてインクについて説明する。縦軸は、共振周波数ｆｓを示し、横軸は、インク量を示す。
【０１５９】
インク組成が一定であるとき、インク残量の低下に伴い、共振周波数ｆｓは、上昇する。
【０１６０】
インク容器にインクが十分に収容され、アクチュエータ１０６の振動領域の周辺にインクが満たされている場合には、その最大付加イナータンスＭ’maxは式４に表わされる値となる。一方で、インクが消費され、キャビティ１６２内に液体が残留しつつアクチュエータ１０６の振動領域の周辺にインクが満たされていないときには、付加イナータンスＭ’varは、媒体の厚さｔに基づいて式６によって算出される。式６中のｔは振動にかかわる媒体の厚さであるから、アクチュエータ１０６のキャビティ１６２のｄ(図１１Ｂ参照)を小さく、即ち、基板１７８を十分に薄くすることによって、インクが徐々に消費されていく過程を検出することもできる（図１２（Ｃ)参照）。ここで、ｔinkは振動にかかわるインクの厚さとし、ｔink−maxはＭ’maxにおけるｔinkとする。例えば、インクカートリッジの底面にアクチュエータ１０６をインクの液面に対してほぼ水平に配備する。インクが消費され、インクの液面がアクチュエータ１０６からｔink-maxの高さ以下に達すると、式６によりＭ’varが徐々に変化し、式１により共振周波数ｆｓが徐々に変化する。従って、インクの液面がｔの範囲内にある限り、アクチュエータ１０６はインクの消費状態を徐々に検出することができる。
【０１６１】
また、アクチュエータ１０６の振動領域を大きくまたは長くし、かつ縦に配置することによってインクの消費による液面の位置にしたがって、式６中のＳが変化する。従って、アクチュエータ１０６はインクが徐々に消費されていく過程を検出することもできる。例えば、インクカートリッジの側壁にアクチュエータ１０６をインクの液面に対してほぼ垂直に配備する。インクが消費され、インクの液面がアクチュエータ１０６の振動領域に達すると、液位の低下に伴い付加イナータンスＭ’が減少するので、式１により共振周波数ｆｓが徐々に増加する。従って、インクの液面が、キャビティ１６２の径２ａ（図１２（Ｃ)参照）の範囲内にある限り、アクチュエータ１０６はインクの消費状態を徐々に検出することができる。
【０１６２】
図１３Ａの曲線Ｘは、アクチュエータ１０６のキャビティ１６２を十分に浅くした場合や、アクチュエータ１０６の振動領域を十分に大きくまたは長くした場合のインクカートリッジ内に収容されたインクの量とインクおよび振動部の共振周波数ｆｓとの関係を表わしている。インクカートリッジ内のインクの量が減少するとともに、インクおよび振動部の共振周波数ｆｓが徐々に変化していく様子が理解できる。
【０１６３】
より詳細には、インクが徐々に消費されていく過程を検出することができる場合とは、アクチュエータ１０６の振動領域の周辺において、互いに密度が異なる液体と気体とがともに存在し、かつ振動にかかわる場合である。インクが徐々に消費されていくに従って、アクチュエータ１０６の振動領域周辺において振動にかかわる媒体は、液体が減少する一方で気体が増加する。例えば、アクチュエータ１０６をインクの液面に対して水平に配備した場合であって、ｔinkがｔink−maxより小さいときには、アクチュエータ１０６の振動にかかわる媒体はインクと気体との両方を含む。したがって、アクチュエータ１０６の振動領域の面積Ｓとすると、式４のＭ’max以下になった状態をインクと気体の付加質量で表すと、
Ｍ’＝Ｍ’air＋Ｍ’ink＝ ρair*ｔair/Ｓ+ρink*ｔink/Ｓ      （式８）
となる。ここで、Ｍ’airは空気のイナータンスであり、Ｍ’inkはインクのイナータンスである。ρairは空気の密度であり、ρinkはインクの密度である。ｔairは振動にかかわる空気の厚さであり、ｔinkは振動にかかわるインクの厚さである。アクチュエータ１０６の振動領域周辺における振動にかかわる媒体のうち、液体が減少して気体が増加するに従い、アクチュエータ１０６がインクの液面に対しほぼ水平に配備されている場合には、ｔairが増加し、ｔinkが減少する。それによって、Ｍ’varが徐々に減少し、共振周波数が徐々に増加する。よって、インクカートリッジ内に残存しているインクの量またはインクの消費量を検出することができる。尚、式７において液体の密度のみの式となっているのは、液体の密度に対して、空気の密度が無視できるほど小さい場合を想定しているからである。
【０１６４】
アクチュエータ１０６がインクの液面に対しほぼ垂直に配備されている場合には、アクチュエータ１０６の振動領域のうち、アクチュエータ１０６の振動にかかわる媒体がインクのみの領域と、アクチュエータ１０６の振動にかかわる媒体が気体の領域との並列の等価回路（図示せず）と考えられる。アクチュエータ１０６の振動にかかわる媒体がインクのみの領域の面積をＳinkとし、アクチュエータ１０６の振動にかかわる媒体が気体のみの領域の面積をＳairとすると、
1/Ｍ’＝1/Ｍ’air＋1/Ｍ’ink＝Ｓair/（ρair*ｔair）+Ｓink/（ρink*ｔink）      （式９）
となる。
【０１６５】
尚、式９は、アクチュエータ１０６のキャビティにインクが保持されない場合に適用される。アクチュエータ１０６のキャビティにインクが保持される場合については、式７、式８および式９によって計算することができる。
【０１６６】
一方、基板１７８が厚く、即ち、キャビティ１６２の深さｄが深く、ｄが媒体の厚さｔink-maxに比較的近い場合や、液体容器の高さに比して振動領域が非常に小さいアクチュエータを用いる場合には、実際上はインクが徐々に減少する過程を検出するというよりはインクの液面がアクチュエータの装着位置より上位置か下位置かを検出することになる。換言すると、アクチュエータの振動領域におけるインクの有無を検出することになる。例えば、図１３Ａの曲線Ｙは、小さい円形の振動領域の場合におけるインクカートリッジ内のインクの量とインクおよび振動部の共振周波数ｆｓとの関係を示す。インクカートリッジ内のインクの液面がアクチュエータの装着位置を通過する前後におけるインク量Ｑの間で、インクおよび振動部の共振周波数ｆｓが激しく変化している様子が示される。このことから、インクカートリッジ内にインクが所定量残存しているか否かを検出することができる。
【０１６７】
図１３Ｂは、図１３Ａの曲線Ｙにおけるインクの密度とインクおよび振動部の共振周波数ｆｓとの関係を示す。液体の例としてインクを挙げている。
【０１６８】
図１３Ｂに示すように、インク密度が高くなると、付加イナータンスが大きくなるので共振周波数ｆｓが低下する。すなわち、インクの種類によって共振周波数ｆｓが異なる。したがって共振周波数ｆｓを測定することによって、インクを再充填する際に、密度の異なったインクが混入されていないか確認することができる。
【０１６９】
つまり、互いに種類の異なるインクを収容するインクカートリッジを識別できる。
【０１７０】
続いて、液体容器内の液体が空の状態であってもアクチュエータ１０６のキャビティ１６２内に液体が残存するようにキャビティのサイズと形状を設定した時の、液体の状態を正確に検出できる条件を詳述する。アクチュエータ１０６は、キャビティ１６２内に液体が満たされている場合に液体の状態を検出できれば、キャビティ１６２内に液体が満たされていない場合であっても液体の状態を検出できる。
【０１７１】
共振周波数ｆｓは、イナータンスＭの関数である。イナータンスＭは、振動部のイナータンスＭactと付加イナータンスＭ’との和である。ここで、付加イナータンスＭ’が液体の状態と関係する。付加イナータンスＭ’は、振動部の付近にある媒体の作用によって振動部の質量が見かけ上増加していることを示す量である。即ち、振動部の振動によって見かけ上媒体を吸収することによる振動部の質量の増加分をいう。
【０１７２】
従って、Ｍ’cavが式４におけるＭ’maxよりも大きい場合には、見かけ上吸収する媒体は全てキャビティ１６２内に残存する液体である。よって、液体容器内に液体が満たされている状態と同じである。この場合にはＭ’が変化しないので、共振周波数ｆｓも変化しない。従って、アクチュエータ１０６は、液体容器内の液体の状態を検出できないことになる。
【０１７３】
一方、Ｍ’cavが式４におけるＭ’ maxよりも小さい場合には、見かけ上吸収する媒体はキャビティ１６２内に残存する液体および液体容器内の気体または真空である。このときには液体容器内に液体が満たされている状態とは異なりＭ’が変化するので、共振周波数ｆｓが変化する。従って、アクチュエータ１０６は、液体容器内の液体の状態を検出できる。
【０１７４】
即ち、液体容器内の液体が空の状態で、アクチュエータ１０６のキャビティ１６２内に液体が残存する場合に、アクチュエータ１０６が液体の状態を正確に検出できる条件は、Ｍ’cavがＭ’maxよりも小さいことである。尚、アクチュエータ１０６が液体の状態を正確に検出できる条件Ｍ’max＞Ｍ’cavは、キャビティ１６２の形状にかかわらない。
【０１７５】
ここで、Ｍ’cavは、キャビティ１６２の容量とほぼ等しい容量の液体の質量である。従って、Ｍ’max＞Ｍ’cavの不等式から、アクチュエータ１０６が液体の状態を正確に検出できる条件は、キャビティ１６２の容量の条件として表すことができる。例えば、円形状のキャビティ１６２の開口１６１の半径をaとし、およびキャビティ１６２の深さをｄとすると、
Ｍ’max＞ρ＊ｄ/πa2            （式１０）
である。式１０を展開すると
ａ／ｄ＞３＊π／８            （式１１）
という条件が求められる。尚、式１０、式１１は、キャビティ１６２の形状が円形の場合に限り成立する。円形でない場合のＭ’maxの式を用い、式１０中のπa2をその面積と置き換えて計算すれば、キャビティの幅および長さ等のディメンジョンと深さの関係が導き出せる。
【０１７６】
従って、式１１を満たす開口１６１の半径aおよびキャビティ１６２の深さｄであるキャビティ１６２を有するアクチュエータ１０６であれば、液体容器内の液体が空の状態であって、かつキャビティ１６２内に液体が残存する場合であっても、誤作動することなく液体の状態を検出できる。
【０１７７】
付加イナータンスＭ’は音響インピーダンス特性にも影響するので、残留振動によりアクチュエータ１０６に発生する逆起電力を測定する方法は、少なくとも音響インピーダンスの変化を検出しているともいえる。
【０１７８】
また、本実施形態によれば、アクチュエータ１０６が振動を発生してその後の残留振動によりアクチュエータ１０６に発生する逆起電力を測定している。しかし、アクチュエータ１０６の振動部が駆動電圧による自らの振動によって液体に振動を与えることは必ずしも必要ではない。即ち、振動部が自ら発振しなくても、それと接触しているある範囲の液体と共に振動することで、圧電層１６０がたわみ変形する。この残留振動が圧電層１６０に逆起電力電圧を発生させ、上部電極１６４および下部電極１６６にその逆起電力電圧を伝達する。この現象を利用することで媒体の状態を検出してもよい。例えば、インクジェット記録装置において、印字時における記録ヘッドの走査によるキャリッジの往復運動による振動によって発生するアクチュエータの振動部の周囲の振動を利用してインクカートリッジまたはその内部のインクの状態を検出してもよい。
【０１７９】
図１４Ａおよび図１４Ｂは、アクチュエータ１０６を振動させた後の、アクチュエータ１０６の残留振動の波形と残留振動の測定方法とを示す。インクカートリッジ内のアクチュエータ１０６の装着位置レベルにおけるインク液位の上下は、アクチュエータ１０６が発振した後の残留振動の周波数変化や、振幅の変化によって検出することができる。図１４Ａ および図１４Ｂにおいて、縦軸はアクチュエータ１０６の残留振動によって発生した逆起電力の電圧を示し、横軸は時間を示す。アクチュエータ１０６の残留振動によって、図１４Ａ および図１４Ｂに示すように電圧のアナログ信号の波形が発生する。次に、アナログ信号を、信号の周波数に対応するデジタル数値に変換する。
【０１８０】
図１４Ａおよび図１４Ｂに示した例においては、アナログ信号の４パルス目から８パルス目までの４個のパルスが生じる時間を計測することによって、インクの有無を検出する。
【０１８１】
より詳細には、アクチュエータ１０６が発振した後、予め設定された所定の基準電圧を低電圧側から高電圧側へ横切る回数をカウントする。デジタル信号を４カウントから８カウントまでの間をＨｉｇｈとし、所定のクロックパルスによって４カウントから８カウントまでの時間を計測する。
【０１８２】
図１４Ａはアクチュエータ１０６の装着位置レベルよりも上位にインク液面があるときの波形である。一方、図１４Ｂはアクチュエータ１０６の装着位置レベルにおいてインクが無いときの波形である。図１４Ａと図１４Ｂとを比較すると、図１４Ａの方が図１４Ｂよりも４カウントから８カウントまでの時間が長いことがわかる。換言すると、インクの有無によって４カウントから８カウントまでの時間が異なる。この時間の相違を利用して、インクの消費状態を検出することができる。アナログ波形の４カウント目から数えるのは、アクチュエータ１０６の振動が安定してから計測をはじめるためである。４カウント目からとしたのは単なる一例であって、任意のカウントから数えてもよい。ここでは、４カウント目から８カウント目までの信号を検出し、所定のクロックパルスによって４カウント目から８カウント目までの時間を測定する。それによって、共振周波数を求める。クロックパルスは、インクカートリッジに取り付けられる半導体記憶装置等を制御するためのクロックと等しいクロックのパルスであることが好ましい。尚、８カウント目までの時間を測定する必要は無く、任意のカウントまで数えてもよい。図１４Ａ、図１４Ｂにおいては、４カウント目から８カウント目までの時間を測定しているが周波数を検出する回路構成にしたがって、異なったカウント間隔内の時間を検出してもよい。
【０１８３】
例えば、インクの品質が安定していてピークの振幅の変動が小さい場合には、検出の速度を上げるために４カウント目から６カウント目までの時間を検出することにより共振周波数を求めてもよい。また、インクの品質が不安定でパルスの振幅の変動が大きい場合には、残留振動を正確に検出するために４カウント目から１２カウント目までの時間を検出してもよい。
【０１８４】
また、他の実施形態として所定期間内における逆起電力の電圧波形の波数を数えてもよい（図示せず）。この方法によっても共振周波数を求めることができる。
【０１８５】
より詳細には、アクチュエータ１０６が発振した後、所定期間だけデジタル信号をＨｉｇｈとし、所定の基準電圧を低電圧側から高電圧側へ横切る回数をカウントする。そのカウント数を計測することによってインクの有無を検出できるのである。
【０１８６】
さらに、図１４Ａおよび図１４Ｂを比較して分かるように、インクがインクカートリッジ内に満たされている場合とインクがインクカートリッジ内に無い場合とでは、逆起電力波形の振幅が異なる。従って、共振周波数を求めることなく、逆起電力波形の振幅を測定することによっても、インクカートリッジ内のインクの消費状態を検出してもよい。より詳細には、例えば、図１４Ａの逆起電力波形の頂点と図１４Ｂ の逆起電力波形の頂点との間に基準電圧を設定する。アクチュエータ１０６が発振した後、所定時間にデジタル信号をＨｉｇｈとし、逆起電力波形が基準電圧を横切った場合には、インクが無いと判断する。逆起電力波形が基準電圧を横切らない場合には、インクが有ると判断する。
【０１８７】
図１５は、アクチュエータ１０６を取り付けモジュール体１００として一体に形成した構成を示す斜視図である。モジュール体１００はインクカートリッジの容器本体１の所定個所に装着される。モジュール体１００は、インク液中の少なくとも音響インピーダンスの変化を検出することにより、容器本体１内の液体の消費状態を検知するように構成されている。本実施形態のモジュール体１００は、容器本体１にアクチュエータ１０６を取り付けるための液体容器取付部１０１を有する。液体容器取付部１０１は、平面がほぼ矩形の基台１０２上に駆動信号により発振するアクチュエータ１０６を収容した円柱部１１６を載せた構造となっている。モジュール体１００が、インクカートリッジの容器の内壁に装着される。リードワイヤ１０４ａ、１０４ｂがアクチュエータ１０６の電極端子に接続され、インクカートリッジの側壁を介して外部へ延びている。それによって、アクチュエータ１０６が検知した電気信号をインクカートリッジの外部へ伝導することができる。
【０１８８】
図１６は、モジュール体の他の実施形態を示す斜視図である。本実施形態のモジュール体４００は、液体容器取付部４０１に圧電装置装着部４０５が形成されている。液体容器取付部４０１は、平面が正方形上の基台４０２上に円柱状の円柱部４０３が形成されている。更に、圧電装置装着部４０５は、円柱部４０３上に立てられた板状要素４０６および凹部４１３を含む。板状要素４０６の側面に設けられた凹部４１３には、アクチュエータ１０６が配置される。
【０１８９】
図１７Ａ、図１７Ｂ、図１７Ｃは、モジュール体の更に他の実施形態を示す。図１５に示したモジュール体１００と同様に、図１７、図１７Ｂ、図１７Ｃのモジュール体５００は、基台５０２および円柱部５０３を有する液体容器取付部５０１を含む。また、モジュール体５００は、リードワイヤ５０４ａ及び５０４ｂ、アクチュエータ１０６、フィルム５０８、及びプレート５１０をさらに有する。液体容器取付部５０１に含まれる基台５０２は、リードワイヤ５０４ａ及び５０４ｂを収容できるよう中心部に開口部５１４が形成され、アクチュエータ１０６、フィルム５０８、及びプレート５１０を収容できるように凹部５１３が形成される。アクチュエータ１０６はプレート５１０を介して圧電装置装着部５０５に固定される。従って、リードワイヤ５０４ａ及び５０４ｂ、アクチュエータ１０６、フィルム５０８およびプレート５１０は、液体容器取付部５０１に一体として取り付けられる。本実施形態のモジュール体５００は、平面が正方形上の台上に上面が上下方向に斜めな円柱状の基台を載せた基台５０２を備える。基台５０２の上面が上下方向に斜めな円柱部５０３が形成されている。円柱部５０３の上面の上下方向に斜めに設けられた凹部５１３上にアクチュエータ１０６が配置されている。
【０１９０】
モジュール体５００の先端は傾斜しており、その傾斜面にアクチュエータ１０６が装着されている。そのため、モジュール体５００が容器本体１の底部又は側部に装着されると、アクチュエータ１０６が容器本体１の上下方向に対して傾斜する。モジュール体５００の先端の傾斜角度は、検出性能を鑑みてほぼ３０°から６０°の間とすることが望ましい。
【０１９１】
モジュール体５００は、アクチュエータ１０６が容器本体１内に配置されるように容器本体１内の底壁、側壁または上壁に装着される。モジュール体５００が容器本体１の側壁に装着される場合には、アクチュエータ１０６が、傾斜しつつ、容器本体１の上側、下側、又は横側を向くように容器本体１に取り付けられる。一方、モジュール体５００が、容器本体１の底面１ａに装着される場合には、アクチュエータ１０６が、傾斜しつつ、容器本体１のインク供給口側を向くように容器本体１に取り付けられることが好ましい。
【０１９２】
図１８はアクチュエータ１０６を含むモールド構造体６００を備える実施形態を示す。本実施形態では、取付構造体の１つとしてモールド構造体６００を使用する。モールド構造体６００はアクチュエータ１０６とモールド部３６４とを有する。アクチュエータ１０６とモールド部３６４とは一体に成形されている。モールド部３６４はシリコン樹脂等の可塑性の材料によって成形される。モールド部３６４は内部にリードワイヤ３６２を有する。モールド部３６４はアクチュエータ１０６から延びる２本の足を有するように形成されている。モールド部３６４はモールド部３６４と容器本体１とを液密に固定するために、モールド部３６４の２本の足の端が半球状に形成される。モールド部３６４はアクチュエータ１０６が容器本体１の内部に突出するよう容器本体１に装着され、アクチュエータ１０６の振動部は容器本体１内のインクと接触する。モールド部３６４によって、アクチュエータ１０６の上部電極１６４、圧電層１６０、及び下部電極１６６はインクから保護されている。
【０１９３】
図１８のモールド構造体６００によって、モールド部３６４と容器本体１との間にシーリング構造３７２が必要ないので、インクが容器本体１から漏れにくい。また、容器本体１の外部からモールド構造体６００が突出しない形態であるので、アクチュエータ１０６を外部との接触から保護することができる。インクカートリッジが揺れる際に、インクが容器本体１の上面に付き、容器本体１の上面から垂れてきたインクが、アクチュエータ１０６に接触することで、アクチュエータ１０６が、誤作動する可能性がある。モールド構造体６００は、モールド部３６４が、アクチュエータ１０６を保護しているので、容器本体１の上面から垂れてきたインクにより、アクチュエータ１０６が誤作動しない。
【０１９４】
本実施形態においては、モールド構造体６００は、容器本体１内のインクの液面に対して上方にある頂壁１０４０に取り付けられる。また、アクチュエータ１０６の振動領域は、液体が消費されていないときの液体の液面に対してわずかに下方にある。従って、インクカートリッジが使用されインクが消費され始めて間もなく、アクチュエータ１０６の振動領域は気体を検出する。従って、必ずしも容器本体１の側壁にアクチュエータ１０６を装着する必要はない。
【０１９５】
尚、アクチュエータ１０６の振動領域がインクの液面に対してわずかに上方に位置するようにモールド構造体６００を形成することによって、図２の実施形態によるインクカートリッジと同様の効果を得ることができる。
【０１９６】
図１９Ａは、インクカートリッジに配備される回路基板６１０を拡大した断面図、及び図１９Ｂはその正面からの透視図である。本実施形態による回路基板６１０は、半導体記憶手段７とアクチュエータ１０６とが一体として形成されている。回路基板６１０は、図１から図７の実施形態におけるアクチュエータ１０６に代えてインクカートリッジに配備することができる。図１９Ａ、図１９Ｂに示すように、半導体記憶手段７は回路基板６１０の上方に形成され、アクチュエータ１０６は同一の回路基板６１０において半導体記憶手段７の下方に形成されている。回路基板６１０には、回路基板６１０をインクカートリッジに取り付けるためのカシメ部６１６が複数形成されている。カシメ部６１６によって回路基板６１０をインクカートリッジに固定する。半導体記憶手段７の外部端子６１２およびアクチュエータ１０６の外部端子１０７が、インクカートリッジの側壁を介して外部と電気的に接触することができるように形成されている。外部端子６１２および外部端子１０７が外部と電気的に接続することによって半導体記憶手段７が外部と電気的な信号の受け渡しをすることができる。
【０１９７】
半導体記憶手段７は、例えばＥＥＰＲＯＭなどの書き換え可能な半導体メモリによって構成されてもよい。半導体記憶手段７とアクチュエータ１０６とが同一の回路基板６１０上に形成さているので、アクチュエータ１０６及び半導体記憶手段７をインクカートリッジに取付ける際に１回の取付け工程で済む。また、インクカートリッジの製造時及びリサイクル時の作業工程が簡素化される。更に、部品の点数が削減されるので、インクカートリッジの製造コストが低減される。
【０１９８】
アクチュエータ１０６は、インクカートリッジ内のインクの消費状態を検知する。半導体記憶手段７はアクチュエータ１０６が検知したインク残量、特性値検出部８１０が検出した特性値や特性値判定部８２０が判定した結果などの情報を格納し、記憶部８５０として作用することができる。好ましくは、半導体記憶手段７は、アクチュエータ１０６の特性値が満たすべき所定の条件や、過去のエラーおよび命令を格納する。さらに、半導体記憶手段７に予めインクがフル又はエンドのときの共振周波数を格納し、インクジェット記録装置側で共振周波数のデータを読出すことによりインク残量を検出する際のばらつきを補正してもよい。
【０１９９】
図２０は、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃに示したアクチュエータ１０６を用いたインクカートリッジ及びインクジェット記録装置の実施形態を示す。複数のインクカートリッジ１８０は、それぞれのインクカートリッジ１８０に対応した複数のインク導入部１８２およびホルダ１８４を有するインクジェット記録装置に装着される。複数のインクカートリッジ１８０は、それぞれ異なった種類、例えば色のインクを収容する。複数のインクカートリッジ１８０のそれぞれの底面には、少なくとも音響インピーダンスを検出する手段であるアクチュエータ１０６が装着されている。アクチュエータ１０６をインクカートリッジ１８０に装着することによって、インクカートリッジ１８０内のインク残量を検出することができる。
【０２００】
図２１は、インクジェット記録装置のヘッド部周辺の詳細を示す。インクジェット記録装置は、インク導入部１８２、ホルダ１８４、ヘッドプレート１８６、及びノズルプレート１８８を有する。インクを噴射するノズル１９０がノズルプレート１８８に複数形成されている。インク導入部１８２は空気供給口１８１とインク導入口１８３とを有する。空気供給口１８１はインクカートリッジ１８０に空気を供給する。インク導入口１８３はインクカートリッジ１８０からインクを導入する。インクカートリッジ１８０は空気導入口１８５とインク供給口１８７とを有する。空気導入口１８５はインク導入部１８２の空気供給口１８１から空気を導入する。インク供給口１８７はインク導入部１８２のインク導入口１８３にインクを供給する。インクカートリッジ１８０がインク導入部１８２から空気を導入することによって、インクカートリッジ１８０からインク導入部１８２へのインクの供給を促す。ホルダ１８４は、インクカートリッジ１８０からインク導入部１８２を介して供給されたインクをヘッドプレート１８６に連通する。
【０２０１】
インクはインクカートリッジ１８０からインク導入部１８２を介してヘッドへ供給され、ノズルから記録媒体に吐出される。それによって、インクジェット記録装置は、記録媒体に印字する。尚、図２０および図２１では、アクチュエータ１０６を省略して図示している。
【０２０２】
以上、キャリッジに装着される、キャリッジと別体のインクカートリッジにおいて、インクカートリッジ又はキャリッジにアクチュエータ１０６を装着する場合について述べたが、キャリッジと一体化され、キャリッジと共に、インクジェット記録装置に装着されるインクカートリッジにアクチュエータ１０６を装着してもよい。更に、キャリッジと別体の、チューブ等を介して、キャリッジにインクを供給するオフキャリッジ方式のインクカートリッジにアクチュエータ１０６を装着してもよい。またさらに、記録ヘッドと一体となって交換可能に構成されたインクカートリッジに、本発明のアクチュエータを装着してもよい。
【０２０３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
【０２０４】
本発明によれば、圧電装置が正常に動作するかを判断することができ、圧電装置の良否の判断に基づいてインクジェット記録装置を制御することができる。
【０２０５】
また、本発明によれば、液体容器の製造時や製造後において、液体容器内に液体が所定の量だけ入っていることを確認できる。
【０２０６】
さらに、本発明によれば、液体容器や圧電装置の不良によって液体容器内に所定の量のインクが実際に入っていない場合にそれを検出することができ、さらに、インクジェット記録装置およびインク量の検出結果に基づいてインクジェット記録装置を制御することができる。
【０２０７】
さらに、本発明によれば、液体容器が正しく装着されていない場合などに、液体容器の傾きを検出することができ、インクジェット記録装置およびインク量の検出結果に基づいてインクジェット記録装置を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２０８】
【図１】本発明による液体容器の一実施形態として、単色、例えばブラックインク用のインクカートリッジを示す図である。
【図２】本発明による液体容器の他の実施形態としてのインクカートリッジを示す図である。
【図３Ａ】本発明による液体容器の他の実施形態としてのインクカートリッジを示す図である。
【図３Ｂ】本発明による液体容器の他の実施形態としてのインクカートリッジを示す図である。
【図４】本発明による液体容器の他の実施形態としてのインクカートリッジの短手方向の断面図を示す図である。
【図５】本発明による液体容器の他の実施形態としてのインクカートリッジを示す図である。
【図６】本発明による液体容器の他の実施形態としての複数種類のインクを収容するインクカートリッジを示す裏側から見た斜視図である。
【図７】本発明によるインクジェット記録装置の一実施形態としての、図１に示したインクカートリッジを使用したインクジェット記録装置の要部を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態としてのインクジェット記録装置の制御装置を示すブロック図である。
【図９】図１に示したインクカートリッジが装着されたインクジェット記録装置の制御方法を示したフローである。
【図１０】図１に示したインクカートリッジが装着されたインクジェット記録装置の制御方法を示したフローである。
【図１１Ａ】本発明において用いられる圧電装置の一例であるアクチュエータの詳細を示す図である。
【図１１Ｂ】本発明において用いられる圧電装置の一例であるアクチュエータの詳細を示す図である。
【図１１Ｃ】本発明において用いられる圧電装置の一例であるアクチュエータの詳細を示す図である。
【図１２】図１１に示したアクチュエータの詳細および等価回路を示す図である。
【図１３Ａ】インクカートリッジ内のインクの量とインクおよび振動部の共振周波数との関係のグラフを示す図である。
【図１３Ｂ】インクカートリッジ内のインクの量とインクおよび振動部の共振周波数との関係のグラフを示す図である。
【図１４Ａ】アクチュエータを振動させた後の、アクチュエータの残留振動の波形と残留振動の測定方法とを示す図である。
【図１４Ｂ】アクチュエータを振動させた後の、アクチュエータの残留振動の波形と残留振動の測定方法とを示す図である。
【図１５】図１１に示したアクチュエータをモジュール体として一体に形成した構成を示す斜視図である。
【図１６】モジュール体の他の例を示す斜視図である。
【図１７Ａ】モジュール体の更に他の例を示す図である。
【図１７Ｂ】モジュール体の更に他の例を示す図である。
【図１７Ｃ】モジュール体の更に他の例を示す図である。
【図１８】アクチュエータを備えたモールド構造体の一例を示す図である。
【図１９Ａ】本発明による液体容器の一実施形態としてのインクカートリッジに配備される回路基板を示す図である。
【図１９Ｂ】本発明による液体容器の一実施形態としてのインクカートリッジに配備される回路基板を示す図である。
【図２０】本発明の一実施形態として、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃに示したアクチュエータを用いたインクカートリッジ及びインクジェット記録装置を示す図である。
【図２１】本発明の一実施形態としてのインクジェット記録装置のヘッド部周辺の詳細を示す図である。
【符号の説明】
【０２０９】
１  インクカートリッジの容器本体
３１  記録ヘッド
１０６、１０６ａ、１０６ｂ  アクチュエータ（圧電装置）
１８０  インクカートリッジ
７２０  圧電装置制御手段
７５０  制御部
８１０  特性値検出部
８２０  特性値判定部
【図１】
2006218875.tif 000003
【図２】
2006218875.tif 000004
【図３Ａ】
2006218875.tif 000005
【図３Ｂ】
2006218875.tif 000006
【図４】
2006218875.tif 000007
【図５】
2006218875.tif 000008
【図６】
2006218875.tif 000009
【図７】
2006218875.tif 000010
【図８】
2006218875.tif 000011
【図９】
2006218875.tif 000012
【図１０】
2006218875.tif 000013
【図１１Ａ】
2006218875.tif 000014
【図１１Ｂ】
2006218875.tif 000015
【図１１Ｃ】
2006218875.tif 000016
【図１２】
2006218875.tif 000017
【図１３Ａ】
2006218875.tif 000018
【図１３Ｂ】
2006218875.tif 000019
【図１４Ａ】
2006218875.tif 000020
【図１４Ｂ】
2006218875.tif 000021
【図１５】
2006218875.tif 000022
【図１６】
2006218875.tif 000023
【図１７Ａ】
2006218875.tif 000024
【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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